[發明專利]一種支持復雜系統設計和仿真的統一建模方法

在審

• 申請號: 202110736010.1
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113642147A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 張霖;古鵬飛;陳真;葉飛;謝堃玉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種支持復雜系統設計和仿真的統一建模方法，通過根據預設的圖形和文本建模框架實現對復雜系統的兩種形式的模型建立，再通過圖文轉換建模工具實現復雜系統模型兩種形式的相互轉換，最終，通過解釋器解釋成C++代碼在DEVS仿真器環境中運行仿真，通過圖形和文本兩種建模形式將對復雜系統模型的系統設計和仿真驗證融為一體，提高了復雜系統研發過程的效率，降低了建模人員學習成本，避免了對復雜系統模型設計更改困難，難以保證一致性等難題。

技術領域

本發明涉及一種支持復雜系統設計和仿真的統一建模方法，屬于復雜系統建模技術領域。

背景技術

隨著科學技術和需求的不斷提高，尤其在軍事和制造領域，研究對象的復雜度也在逐步增大。傳統的基于文檔的系統工程方法給建模人員帶來了極大的困難與挑戰。隨著計算機技術的迅猛發展，基于模型的系統工程(MBSE)逐漸成為復雜系統乃至體系在系統設計和仿真建模領域的一種主流方法。基于模型的研發模式具有可重用、無歧義、易理解、易復用等諸多優點。目前，MBSE的主流建模語言是系統建模語言SysML(System ModelingLanguage),基于SysML實現對復雜系統的從需求設計到系統設計再到仿真驗證的全流程建模的統一。

目前，針對復雜系統的全流程建模的主要方法：首先，通過SysML提供的9種圖(需求圖、模塊定義圖、內部連接圖、狀態機圖等)完成復雜系統的需求及系統設計建模，再通過其他仿真建模語言如modelica、matlab/simulink等重新建模仿真來驗證模型的正確性和完備性。

目前針對復雜系統的全流程建模方法無法將復雜系統的設計建模和仿真建模進行統一，需要通過不同的建模語言和平臺實現。這大大增加了建模人員的學習成本，另外，跨語言、跨平臺的實現方式導致對復雜系統模型設計過程更改困難，無法保證一致性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對目前現有技術中，復雜系統全流程建模的傳統方法，建模人員學習成本過高、無法保證一致性的問題，提出了一種支持復雜系統設計和仿真的統一建模方法。

本發明解決上述技術問題是通過如下技術方案予以實現的：

一種支持復雜系統設計和仿真的統一建模方法，步驟如下：

(1)根據建模需求進行模型層級劃分并選取對應的元模型一致的系統圖形模型框架及文本模型框架；

(2)根據預設的系統圖形模型及文本模型框架建立復雜系統圖形形式模型或復雜系統文本形式模型，并通過預設圖文轉換建模工具實現模型轉換；

(3)將復雜系統圖形形式模型轉換為復雜系統文本形式模型，將各復雜系統文本形式模型通過預設解釋器進行解釋，根據獲取的C++代碼于DEVS仿真器環境中進行仿真驗證。

所述步驟(1)中，預設模型框架包括：

耦合類模型框架、連續-原子類模型框架、離散-原子類模型框架、連接器類模型框架、函數類模型框架、結構體類模型框架，其中：

耦合類模型框架用于描述復雜系統中由原子模型或其他耦合類模型組件構成的模型；

連續-原子類模型框架用于描述復雜系統中具有連續行為的不可再分模型；

離散-原子類模型框架用于描述復雜系統中具有離散行為的不可再分模型；

連接器類模型框架用于描述耦合類模型的組件間可連接的模型；

函數類模型框架用于描述各類模型中所需實現特定功能的模型；

結構體類模型框架用于描述各類模型中所需復雜數學結構的模型。

所述系統圖形模型框架包括：