[發明專利]基于物理-信息映射的動控系統可視化驗證方法和系統

在審

• 申請號: 202110955111.8
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113779772A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 吳義忠;張琪;魯力;夏哲浩;鄧爾文;唐思豪
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發明公開了一種基于物理?信息映射的動控系統可視化驗證方法及系統，該方法包括：建立動控系統的三維物理模型，基于Modelica語言搭建動控系統的二維信息模型；建立物理?信息模型中的三維物理模型和二維信息模型的映射關系，形成動控系統的物理?信息模型；將三維物理模型轉換為基于Modelica語言的文件，將物理?信息模型轉換為動控系統的Modelica多體模型；調用基于Modelica的編譯和求解器，對動控系統的Modelica多體模型進行仿真求解。由于在建立動控系統模型時結合了形成映射關系的三維物理模型和二維信息模型，將多個領域的特征均考慮在內，模型更加全面，仿真結果更加精確。

技術領域

本發明屬于動控系統仿真驗證領域，更具體地，涉及一種基于物理-信息映射的動控系統可視化驗證方法和系統。

背景技術

空間站動力學與控制系統(簡稱：動控系統)是一個集機械、電氣、液壓、控制等不同工程領域于一體的多領域復雜系統，也是一個綜合計算、網絡和物理環境的信息物理系統(Cyber-Physical System,CPS)。隨著空間探索任務的不斷發展，空間站動控系統的結構和功能越來越復雜，技術發展越來越迅猛，提高系統的精度、穩定性和可控性是一項重要的任務，因此，在設計動控系統時，需通過建模仿真的方式進行驗證。目前，可以通過三維參數化建立物理三維模型實現仿真和可視化驗證，然而，由于動控系統涉及多領域，僅進行單領域物理建模仿真，其仿真結果并不準確。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于物理-信息映射的動控系統可視化驗證方法和系統，其目的在于在建模時充分考慮多個領域的特征，使建模更加全面，以提高仿真結果的可靠性。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于物理-信息映射的動控系統可視化驗證方法，其包括：

建立動控系統的三維物理模型，基于Modelica語言搭建動控系統的二維信息模型；

建立所述物理-信息模型中的三維物理模型和二維信息模型的映射關系，形成動控系統的物理-信息模型；

將三維物理模型轉換為基于Modelica語言的文件，將物理-信息模型轉換為動控系統的Modelica多體模型；

調用基于Modelica的編譯和求解器，對動控系統的Modelica多體模型進行仿真求解。

優選地，對動控系統的Modelica多體模型進行仿真求解后，將仿真結果反饋至物理-信息模型，驅動三維物理模型進行動態三維動畫展示。

優選地，建立動控系統的三維物理模型，包括，基于三維CAD平臺，通過三維設計，直觀地構建動控系統的三維物理模型。

優選地，所述三維物理模型包括綜合機械零部件、氣動機體、液壓機體的三維模型，所述二維信息模型包括綜合控制、電力電子電路，芯片DSP代碼，液壓原理方程、氣動原理方程、數據及軟件的信息模型。

優選的，建立所述物理-信息模型中的三維物理模型和二維信息模型的映射關系，包括，三維物理模型和二維信息模型采用接口的方式進行對接，以將二維信息模型中的數據傳遞至三維物理模型中，驅動三維物理模型運動。

優選地，所述接口包括機械運動副接口、電氣接口、液壓接口、控制接口。

優選地，將三維物理模型轉換為基于Modelica語言的文件，包括，

獲取Modelica物理模型庫，所述Modelica物理模型庫包括與不同三維物理模型一一對應的Modelica語言文件；

提取當前三維物理模型的零部件和裝配體的特征并與Modelica物理模型庫中基于Modelica語言表達的三維物理模型進行匹配，調用匹配成功的三維物理模型所對應的Modelica語言文件。