[發(fā)明專利]一種基于Modelica語言的彈上電氣系統(tǒng)建模仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010786029.2
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111898305A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 肖瑾;徐釗;胡曉光;劉雷;段海濱
• 申請（專利權(quán)）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

本發(fā)明基于計算機建模與仿真領域近年來新興的Modelica語言，具體地提出了一種彈上電氣系統(tǒng)建模方法。該方法主要內(nèi)容包括將彈上電氣系統(tǒng)分解為若干單元級模型；對單元級模型采用微分方程描述或有限元法描述或函數(shù)擬合法描述的建模方式進行建模；對單元級模型辨識；將單元級模型組裝成彈上電氣系統(tǒng)模型；完成對彈上電氣系統(tǒng)模型的仿真。本發(fā)明有利于降低彈上電氣系統(tǒng)建模的難度和減少建模工作量，以此來節(jié)約成本并提高彈上電氣系統(tǒng)研發(fā)效率。

技術領域

本發(fā)明屬于計算機建模與仿真領域，具體是基于Modelica語言對常見彈上電氣設備建模仿真。

背景技術

彈上電氣系統(tǒng)屬于典型復雜系統(tǒng)，有著技術復雜、涉及學科廣、安全性和可靠性要求嚴格等特點。而建模仿真技術可以在設計好的電氣系統(tǒng)投入生產(chǎn)前，模擬電氣系統(tǒng)的運行情況，起到節(jié)約成本，縮短生產(chǎn)周期的作用，是彈上電氣系統(tǒng)研制過程中必不可少的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有彈上電氣系統(tǒng)建模仿真技術大多是以單個領域建模仿真為主，如控制、機械或電子等領域。因此想要準確完整的對整個彈上電氣系統(tǒng)建模仿真，則需要解決不同鄰域模型在接口，軟件平臺等方面的差異問題。目前解決多領域的建模仿真問題的方法主要有兩種，一種是基于高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)，另一種是基于統(tǒng)一建模語言。HLA是美國國防部制定的一種分布式仿真的標準規(guī)范，分布式仿真是通過網(wǎng)絡通信，使得多個分散的仿真設備互相連接構(gòu)建成綜合仿真環(huán)境。分布式仿真的提出是為了解決隨著仿真系統(tǒng)越來越復雜，單個仿真設備的計算能力不足以完成仿真的情況。HLA將仿真過程中各個聯(lián)邦成員之間所需的交互信息以一種統(tǒng)一的，規(guī)范的格式進行表述，這些統(tǒng)一的規(guī)范的信息相互交互通過運行支撐系統(tǒng)RTI完成。HLA有效地分離了仿真程序和下層的支持環(huán)境，建模人員在不改變各自技術條件下，相互之間獨立開發(fā)，無須考慮功能實現(xiàn)、管理以及通訊技術的關系。HLA包含多個聯(lián)邦成員(Federate)，代表實現(xiàn)某一特定功能的仿真過程，而聯(lián)邦(Federation)，代表的是實現(xiàn)特定仿真內(nèi)容集成起來的多個邦員。若采用HLA通用架構(gòu)，本質(zhì)上依舊需要集成各個仿真工具軟件，僅僅省去了開發(fā)通訊接口的工作。該方式對底層的實現(xiàn)沒有統(tǒng)一標準，可以避免因接口不統(tǒng)一而造成的擴展性差等特點。對于仿真系統(tǒng)而言，HLA類似于一種“總線”技術，邦員代表了可以掛接在總線上的不同領域的仿真工具。若要實現(xiàn)這些邦員的聯(lián)合仿真，只需要開發(fā)系統(tǒng)與各仿真軟件對應的接口，而不需要所有的邦員都開發(fā)相互的接口，減少了仿真人員的開發(fā)難度和工作量。綜合來看，基于高層體系結(jié)構(gòu)的多領域建模仿真方法，能夠解決復雜系統(tǒng)子系統(tǒng)接口不統(tǒng)一導致模型數(shù)據(jù)交互困難的問題，不過前提是需要商業(yè)軟件提供配套的技術支持。此外，HLA整個系統(tǒng)的搭建十分復雜，使用該架構(gòu)實現(xiàn)仿真系統(tǒng)需要較高的成本和豐富的經(jīng)驗。

Modelica是一種最具應用前景的統(tǒng)一多領域仿真建模語言，有著基于方程的非因果建模、多領域建模、面向?qū)ο蠼：瓦B續(xù)-離散混合建模等特點，這些特點使Modelica具有與領域無關的通用模型描述能力。Modelica語言是基于微分方程或賦值語句等描述建模對象。可支持機械、電力、電子、液壓、控制等多領域建模。同時Modelica語言建模具有非因果性，模型之間的連接相當于將方程聯(lián)立。這種非因果的特性使得模型的拓撲結(jié)構(gòu)與實際設備結(jié)構(gòu)基本一致。而面向?qū)ο蟮奶匦允沟媒＿^程更加簡單和直觀。