[發明專利]一種基于Modelica語言的彈上電氣系統建模仿真方法

在審

• 申請號: 202010786029.2
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111898305A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 肖瑾;徐釗;胡曉光;劉雷;段海濱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于Modelica語言的彈上電氣系統建模仿真方法，應用于導彈電氣系統設計的仿真測試階段，其特征在于，分別為簡單的線性系統和復雜的非線性系統設計對應建模手段；為減輕建模的工作量創建了彈上電氣系統模型庫；所述建模仿真方法具體包括：

步驟S1：將彈上電氣系統結構分解為單元級模型和物理元件；

基于面向對象的思想，將設計的彈上電氣系統結構按其拓撲結構分解成單元級模型；分解的步驟是先根據領域的不同拆分，以便于不同領域建模人員建模，然后具體地拆分到設備，最后拆分到元件；

步驟S2：針對單元級模型中的每個典型子系統各自的特性，基于Modelica語言對其建模，并完成單元級模型辨識；

若彈上電氣系統模型庫中已經存在需要建的模型，則直接使用庫中由其它建模人員存入的模型；若需要建模的子系統為線性系統，則使用Modelica語言中的線性微分方程描述其物理特性，完成建模；若需要建模的子系統為非線性系統，且對建模精度要求高時，使用Modelica語言中的二維和三維查找表工具及有限元分析的方法描述模型物理特性，完成建模，當對建模精度要求低時，使用函數擬合的建模方法擬合模型的物理特性，完成建模；最后根據設計需求對模型進行辨識，對模型進行用例場景測試，確保模型的功能和質量特性能夠滿足設計需求；

步驟S3：將所有單元級模型組裝為彈上電氣系統模型；

首先完成模型的連接，將單元級別模型通過對應連接器連接組裝成系統模型；然后完成仿真參數配置，各個子系統模型的常見仿真參數有仿真開始和結束時間、求解器類型、最小仿真步長、最大仿真步長、仿真最大最小步長；這些參數因各模型自身需求而異；由子系統模型組裝成的彈上電氣系統的模型仿真參數由各個子系統中對仿真參數要求最高的決定；

步驟S4：完成對彈上電氣系統模型的仿真；

使用SimulationX軟件完成對模型的仿真，其中SimulationX能用同類型軟件如Mworks和Dymola代替；建模完成后，對于成熟和常用的模型，則將模模型的建模原理與模型的使用方法寫成使用說明，然后將模型與使用說明一起創建基于Modelica語言的彈上電氣系統模型庫；模型庫中的模型包括自勵開關磁阻發電機模型，Thevenin電池模型，PNGV電池模型，直流有刷電機模型，舵系統模型，直流降壓設備模型，電壓門限識別類模型，熔斷式電阻類模型，接口控制類模型。

2.如因權利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟S2，針對每個典型子系統各自的特性，基于Modelica語言對其建模，并完成單元級模型辨識，具體包括：

步驟S2.1：對系統中線性部分建模；

對于簡單線性系統的建模，直接使用Modelica語言里的正規方程、聲明方程、變型方程和初始方程四種類型的方程來描述系統的性質及初始狀態；

步驟S2.2：對系統中復雜非線性部分建模；

對于復雜非線性系統建模，結合實際需求選擇有限元法和函數擬合法中的一種來建模；

步驟S2.3：將常用建模對象關鍵屬性設置為能夠修改的參數，提高模型復用性；

在模型復用的時候通過簡單修改參數使彈上電氣系統模型庫中的一類模型轉變成需要建模的一個具體的模型；

步驟S2.4：完成單元級模型的辨識，確保模型辨識的準確性和辨識顆粒度的適合性，從而提高模型的仿真測試結果具備的價值；

根據彈上電氣系統設計需求，模型建完后對模型的性能進行測試；測試的過程以用例驅動的方式，考慮模型在實際應用中各種使用的場景，包括出現各種意外錯誤的場景，確保模型的仿真結果準確，功能和質量特性滿足設計需求。