基于模型的飞机机电综合管理系统设计应用研究

针对飞机机电综合管理系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于Harmony MBSE设计方法,开展了基于模型的机电综合管理系统设计应用研究。采用系统建模软件Rhapsody构建了某型飞机机电综合管理系统需求模型、功能分析模型和架构设计模型,实现了系统需求确定、功能分解、架构设计等关键技术过程,并通过状态机模型对系统设计的正确性进行了验证。应用结果证明,该方法可以有效支持机电综合管理系统的研制,为复杂系统的设计提供了一种有效的实施途径。     

微机电系统MEMS仿真与建模

微机电系统是源于微电子加工技术,融合了微机械制造、传感、致动及微控制于一体的系统。微机电系统融合了力、电、流体、光、磁、热等多个物理域,随着建模与仿真技术的迅速发展,研究有关微机电系统建模与仿真的基本理论和方法。     

基于Modelica的载人航天器多学科集成建模仿真

针对目前载人航天器系统仿真验证多局限于单一专业层面而系统性不强的问题,基于统一建模语言Modelica,首先建立了各专业设备模型,然后将设备模型进行组装,构建了多学科集成的系统模型。利用该系统模型对航天器系统方案的仿真结果表明:模型有效;统一采用Modelica语言建模,所有模型基于同一套方程系统求解,可避免异构模型参数传递带来的精度损失;以设备为最小粒度构建系统模型,可保证系统模型架构与航天器真实物理架构的一致性。     

支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现

针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.     

面向任务协同的云端融合计算架构研究

以有人机/无人机自组云为场景,研究了基于云数据中心、有人机和无人机任务协同的云端融合任务协同处理架构,在该架构中,有人机作为边缘计算处理节点,无人机作为端节点。通过分层设计,将基于无人机自组云的云端融合架构自顶往下划分为用户应用层、组件服务层、资源抽象层、操作系统层、物理资源层五个层级,并对各层级进行功能划分设计。最后通过典型实例仿真试验做了架构性验证。     

基于模型的多电飞机能源优化特性仿真分析

多电飞机是一种用电能部分取代原来的液压能和气压能的飞机,其二次能源系统以电能为主。为实现多电飞机能源系统的优化设计,将飞机的发电、配电和用电集成在一个统一的系统内,实行发电、配电和用电的统一规划、统一管理和集中控制。为快速有效地分析多电飞机能源系统优化特性,本文采用基于模型的系统工程方法论,针对多电飞机能源优化仿真分析平台开展研究,提出了一种面向电气设备的多物理域模型建模方法,以实现机载系统的大规模集成仿真。并以飞控系统为对象,建立了多电飞机飞控系统和传统飞机飞控系统的能量利用、能量传送、能量变换设备等仿真模型,仿真分析了两种飞控系统的能源应用特性,为多电飞机能源系统的优化设计提供了有效支撑。     

机电系统顶层架构设计方法

结合我国机电系统发展现状,分析波音和罗尔斯·罗伊斯公司为能量优化飞机设计提出的"架构遴选策略",剖析该方法从机电系统顶层设计阶段开始,不断缩小系统/子系统架构选择范围的整个设计过程,最终得到可供选择的机电系统架构设计方案。"架构遴选策略"为我国机电系统顶层架构设计提供可以借鉴的方法,能够满足能量优化要求下的全新机电系统正向设计需求,可以促进机电系统在能量、控制、功能和物理等方面的综合设计,实现机电系统整体性能最优。     

基于MBSE的副翼及其操纵系统研发技术及应用

飞机的设计研发是一项涉及多学科领域、多目标、多约束的复杂系统工程过程,系统耦合紧密、参与人员众多、设计信息庞杂,以文档为中心的需求管理等传统研发方法突显出一定的困难,亟需探索新的飞机设计研发方法。以副翼及其操纵系统为研究对象,对基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,以下简称MBSE)方法进行了探索研究:采用达索MBSE方法论-MMS(Modeling Methodology for Systems,以下简称MMS),从使命、服务、功能和组件不同视角对副翼及其操纵系统研发的各个方面进行解析,进而完整定义系统;利用达索3D Experience平台,通过RFLP系统工程架构,进行了副翼及其操纵系统的需求开发、功能分析及逻辑架构设计,完成了需求、功能、逻辑架构、系统仿真、物理设计等模型的关联追溯,实现了以达索MBSE方法论为核心的研发技术的有效应用。     

基于环控物理仿真平台的余度模型设计

在环控物理仿真平台上,基于MATLAB和Vxworks环境,建立了飞机环控系统余度模型。详细论述了环控系统故障模型、机电管理计算机模型。此外,对模型的有效性、可靠性进行了验证。通过试验验证,表明模型结构正确、能够满足环控系统余度功能要求。     

基于模型的飞机地面减速系统架构设计方法

地面减速功能在飞机上的实现涉及多个系统,其综合系统架构具有很高的复杂性,多系统间的接口数量巨大且接口形式多样,多系统间的动态协同工作逻辑比较复杂。为了应对这种复杂性,提出了基于模型的系统架构设计方法,将SysML建模语言和面向对象的建模思想应用到飞机地面减速系统的架构设计和行为分析中,可以实现系统架构元素的统一定义和分解,以及多系统集成架构的统一接口定义和分析,同时可以实现系统静态架构和动态行为的协同设计;搭建了飞机级和系统级的架构模型和行为模型,实现了地面减速综合功能的分析和多系统集成架构的设计。实践表明,基于SysML的飞机地面减速综合系统架构设计方法可以有效应对多系统集成设计的复杂性,并提升集成设计的效率和质量。     

数字光纤预处理器模型仿真

分析了数字预处理器模型原理;基于MAX PLUSⅡ平台,应用VHDL语言实现了物理系统的功能仿真;验证了物理设计方案的可行性,给出了数字预处理器模型的仿真结果,并针对系统实现提出了合理的建议。     

基于Modelica语言的飞机飞控系统虚拟样机构建、验证及工程应用

飞机飞行控制系统是典型的包含控制、电学、液压、机械等多领域的复杂系统。该文针对飞机飞行控制系统提出并实现了一套基于Modelica语言的多领域模型构建、仿真分析、代码生成的流程方法。针对某型飞机飞行控制系统基于Modelica语言进行了多领域模型统一实现,并通过试验/试飞数据对模型进行了仿真分析与验证。再通过功能模型接口(Functional Mockup Interface,简称FMI)技术将所构建的系统模型生成模型实时代码,并在工程模拟器中得到了工程验证。提出的针对系统设计建模、仿真分析、代码生成与半物理应用一体化的方法流程贴合研发过程,符合设计人员使用习惯,并充分发挥了模型在设计过程中的价值。仿真示例的分析结果以及工程模拟器试验均验证了本流程方法的有效性。     

基于半物理的飞管系统集成验证技术研究

本文基于半物理的飞管系统集成验证技术，详细介绍了基于半物理的飞管系统集成验证平台架构与实现，研究了基于半物理试验的飞管系统仿真建模方法，完成了用于飞管系统半物理试验的仿真模型开发。在某型飞管系统集成试验过程中，搭建了基于半物理的飞管系统集成验证平台，在完整的全系统仿真基础上，通过真件与仿真件之间的逐一替换，逐步完成飞管系统集成验证工作。该方法有效的提高了飞管系统集成效率，满足了飞管系统集成验证需求。     

面向服务的航天测控软件架构设计

在概述SOA(面向服务体系架构)的基础上,分析了目前航天工程地面测控软件系统体系架构的特点和不足,提出一种可基于继承、基于面向服务体系结构的多层架构设计思想,以航天器故障仿真系统的设计为例,描述了该架构的具体实现方法。所研制的系统架构耦合度低,在充分继承和复用已有的历史软件部件基础上,能够通过动态配置支持各类航天器故障的仿真,具有易组合、易适应和易复用等优点。     

基于公理化设计的系统工程方法与MBSE模型体系

对基于模型的系统工程MBSE方法及其建模体系进行了研究.在运用MBSE时,系统工程师所面临的挑战之一是如何对遇到的复杂工程问题进行分析,以及如何定义完整的系统模型.将公理化设计作为MBSE的理论基础,提出基于公理化设计的系统工程方法,同时建立对应的MBSE模型体系,为系统工程师完整定义复杂工程问题提供建模方法和模型框架.根据公理化设计中的设计域、设计公理和“Z”字形映射过程,分别建立复杂系统的设计过程、模型分析和控制过程,以及设计过程中的信息反馈回路;同时建立对应的系统需求模型、功能架构模型和物理实现架构模型,构成MBSE模型体系,从系统的、基于模型的角度为系统工程师提供一个描述工程问题的方法和完整视图.通过卫星电缆网设计验证文中所提出的观点,最后给出对应的结论和未来的研究工作.     

基于时间触发架构的系统通信设计应用研究

本文详细介绍了基于时间触发架构的应用系统通信模型设计方法：结合某型飞机综合数据管理系统（IDMS）应用功能的通信需求,利用“PDevelopmentCluster系统设计工具,构建基于时间触发协议（TTP）的IDMS通信系统仿真模型。TTP精确的全局时钟同步可以为系统提供精确的时钟和单元之间的精确同步,协议的容错机制为...     

经理人online

<正>世冠科技有限公司总经理张桥先生世冠科技,用仿真支持中国的飞行器开发世冠科技是一家致力于MBSE(基于模型的系统工程)技术应用的工程咨询公司,在多学科领域系统仿真、多源异构模型集成、智能测试等专业领域处于国内领先地位。世冠开发的飞行器集成设计平台GC-AIR是基于Modelica技术的多物理领域系统仿真工具,是第一家被国际Modelica学会接纳为会员的中国公司高精度航空专业库。这是国内首创,在技术上与国际MBSE功能模型开发平台同步;支持实时和超实时仿真,可与硬件系统一起组成Hi L系统和各种演示、验证系统。在航空领域,世冠科技长期服务于航空各大主机所、主要专业所及行业内骨干企业,并与用户一起开发出     

虚拟航天员多层次运动仿真模型研究与实现

为解决虚拟现实训练中航天员模型实时交互控制和失重运动仿真等问题,提出了一种多层次运动仿真模型,在运动控制层实现运动跟踪,并构建标准化人体运动模型;物理控制层采用物理引擎建立人体多刚体动力学模型;规则控制层为不同的运动方式制定相应规则,显示层使用骨骼蒙皮技术提升显示效果。通过各层次组合的方式,共同实现了虚拟航天员的交互运动仿真。通过两个应用实例,证明了该层次化组合模型实现的虚拟航天员运动,可同时实现实时交互控制、失重运动仿真、交互操作仿真、太空行走仿真以及较好的显示效果,并适用于多种任务场景的航天员训练。     

飞机环控温控系统的半物理仿真及在机电综合管理技术研究中的应用

机载机电系统综合控制管理(简称公管系统)是机载机电设备发展的必然趋势,为了研究公管系统对机电子系统的控制、管理功能,需要对子系统进行建模仿真。本文针对某型飞机环控温度控制系统工作过程对环控温度控制系统关键附件进行了数学建模,同时针对某课题研究内容的需要,研究如何采用半物理仿真的方法对飞机环控温度控制系统进行系统建模和环境仿真并进行了系统仿真验证试验,最后给出结论。     

直升机/发动机系统综合控制半物理仿真

基于直升机/发动机系统综合控制半物理仿真试验平台,针对直升机/发动机系统综合模型和综合控制算法进行数字与半物理仿真试验研究.提出了一种串级PID(proportional integration differential)+扭矩前馈+总距补偿的系统抗扰控制算法,并提出了基于机载简化发动机模型的多模式综合实时优化控制算法.试验结果表明:所建立的 直升机/发动机系统综合开闭环模型能够模拟发动机从起动到慢车再到直升机飞行的整个过程,自由涡轮转速超调量和下垂量均在4%以内,在不同飞行条件下,动静态品质均满足设计要求.本文还进行了综合系统多模式优化技术的半物理仿真,结果表明所设计综合控制律的良好工程应用前景.