【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟,基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真建模領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用,基于模型的方法具有可重用、無歧義、易理解、易復(fù)制傳播等諸多優(yōu)點(diǎn),因此逐漸替代了傳統(tǒng)的基于文本的系統(tǒng)工程方法。隨著機(jī)電系統(tǒng)功能需求日益復(fù)雜,它往往涉及機(jī)械、電子、電力、液壓、熱和控制等諸多領(lǐng)域和學(xué)科,使得系統(tǒng)的規(guī)模日益龐大,結(jié)構(gòu)和行為日益復(fù)雜,多領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真建模變得越來越重要。系統(tǒng)建模語言(SysML)源于統(tǒng)一建模語言(UML),它的出現(xiàn)統(tǒng)一了系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域使用的建模語言。Modelica語言吸收了諸多面向?qū)ο蠛突诜匠痰钠渌鼏晤I(lǐng)域仿真語言,成為了仿真領(lǐng)域的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模語言。SysML和Modelica的出現(xiàn),使得復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)階段和仿真階段分別有了可靠的統(tǒng)一表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)電系統(tǒng)研制過程中,設(shè)計(jì)指導(dǎo)仿真,仿真反饋設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)和仿真相輔相成。因此,如何將設(shè)計(jì)建模和仿真建模統(tǒng)一起來成為一個(gè)重要的課題。本文基于SysML和Modelica,通過吸收和綜合現(xiàn)有的設(shè)計(jì)和仿真集成方案,提出了一套獨(dú)特的多領(lǐng)域設(shè)計(jì)和仿真建模集成的方法。首先,本文介紹和分析了元對象機(jī)制(MOF)。接著,本文分別提取SysML和Modelica的元模型,并對兩者進(jìn)行了比較。然后,本文以Modelica元模型為基準(zhǔn),分析和構(gòu)造了面向SysML和Modelica集成的SysML擴(kuò)展——M-Design。最后,本文依據(jù)擴(kuò)展的SysML和Modelica元模型,通過抽象模型映射的轉(zhuǎn)換方程,構(gòu)造了平臺(tái)無關(guān)的設(shè)計(jì)和仿真模型映射規(guī)則。在上述工作基礎(chǔ)上,本文在已有的SysML建模平臺(tái)上創(chuàng)建了 M-Design擴(kuò)展包,以及基于M-Design和AMESim的SysML-Modelica模型轉(zhuǎn)換工具。在上述工具支持下,本文以儲(chǔ)水池系統(tǒng)為例,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真建模集成。
【圖文】：

述、結(jié)構(gòu)、行為、分配、屬性約束的建模，１＾有效支持系統(tǒng)工程分析。基于上述逡逑ＳｙｓＭＬ的九種圖，可支持在不同的視角和粒度上表達(dá)系統(tǒng)模型，滿足各方的需逡逑求，圖１．２展示了邋ＳｙｓＭＬ提供的Ｓ種視角：行為、需求和結(jié)構(gòu)，行為模型包含活逡逑動(dòng)圖、用例圖、序列圖和狀態(tài)機(jī)圖，需求模型包含需求圖，結(jié)構(gòu)模型包含塊結(jié)構(gòu)逡逑圖、內(nèi)部塊圖、參數(shù)圖和包圖。其中，需求圖和參數(shù)圖是ＳｙｓＭＬ全新的圖類型；逡逑活動(dòng)圖、塊結(jié)構(gòu)圖和內(nèi)部塊圖分別改造自ＵＭＬ的交互圖（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ邋Ｄｉａｇｒａｍ）、逡逑類圖（Ｃｌａｓｓ邋Ｄｉａｇｒａｍ）和組成結(jié)構(gòu)圖（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋Ｄｉａｇｒａｍ）；其余逡逑的四個(gè)圖則完全重用自ＵＭＬ。逡逑ＳｙｓＭＬ逡逑Ｄｉａｇｒａｍ逡逑邐邋個(gè)，邐逡逑Ｉ邋Ｉ邋—邋—Ｉ．邐Ｉ邐Ｉ邐１邐Ｉ邋■邋Ｉ逡逑Ｉ邐《逡逑Ｂｅｔａｖｉｏｒ邐Ｉ邋Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ邋ｇ邐Ｓｖｕｃｔａｒｓ逡逑Ｄｉａｇｒａｍ邐Ｉ邋由ａｇｉ＊日邋ｍ邋ｆ邐Ｄｉａｇｒａｍ逡逑＿邋Ｉ邐＼邐ｉ邐１逡逑，邐邋，邋邐，，邋，＿＿＿

第１章緒論逡逑１．３．３Ｗ＆Ａ邋技術(shù)逡逑Ｌ邋Ｇ和Ｂ．邋Ｇ將傳統(tǒng)仿真模型的Ｖ＆Ｖ技術(shù)分為四類ｔｉ２］，如圖１．３所示，根據(jù)逡逑方法的形式化程度可分為正式技術(shù)和非正式技術(shù)，根據(jù)是否需要運(yùn)行模型分為靜逡逑態(tài)技術(shù)和動(dòng)態(tài)技術(shù)。將這四類技術(shù)分別應(yīng)用于Ｖ＆Ｖ的各個(gè)過程，由于每個(gè)過程的逡逑特點(diǎn)不同，因此每個(gè)過程使用的技術(shù)也不同。逡逑正式技術(shù)一般通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推理、證明進(jìn)行模型的Ｖ＆Ｖ，是非常有效的方逡逑法，但是它的應(yīng)用存在一些難點(diǎn)ｆＷ：逡逑■使用形式化的驗(yàn)證技術(shù)通常需要一些專業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，這對使用者提出逡逑了一定的要求。逡逑？使用形式化技術(shù)要求建模語言本身是形式化的并且模型的語義是清晰定逡逑義的。逡逑？現(xiàn)有系統(tǒng)工程中形式化驗(yàn)證工具對形式化支持的程度還不zｅ義洗撤掄婺Ｐ蛻悖鄭Γ旨疾懾義�，逦邋劐．�

本文編號(hào)：2615410