复杂系统虚拟样机协同建模_仿真支撑平台
协同仿真平台范文
协同仿真平台范文
协同仿真平台是一种基于互联网技术的虚拟环境，用于协同进行多领域仿真建模与仿真分析的工具。
它将不同关联领域的专业人员、不同层次的决策者和其他相关利益相关者聚集在一个虚拟平台上，通过共享数据、模型和信息来实现协同合作。
协同仿真平台可以有效地提高模型的精度和风险管理能力，加速决策制定的过程，促进跨领域和跨机构之间的合作和交流。
1.数据共享和集成：协同仿真平台集成了不同领域的数据和模型，实现了数据共享和交流。
参与者可以共享和使用其他人的数据和模型，避免了重复劳动和资源浪费。
此外，数据的集成也可以提高数据的精度和一致性，为分析和决策提供更可靠的基础。
2.多尺度建模：协同仿真平台支持多尺度建模，可以将不同层次和细节的模型进行集成和联动。
这使得参与者可以在不同的层次上进行仿真分析，从整体到细节、从宏观到微观，较全面地理解问题的本质和影响。
3.实时协同合作：协同仿真平台提供实时的协同合作环境，参与者可以通过虚拟会议和在线交流工具实时进行沟通和讨论。
这种实时协同合作可以加速决策制定和问题解决的过程，提高工作效率和团队协作能力。
4.多目标优化：协同仿真平台支持多目标优化，可以通过模型和算法进行多方案比较和优化。
这使得参与者可以在不同的决策变量和目标之间进行权衡和优化，找到最优的解决方案。
总之，协同仿真平台通过数据共享和集成、多尺度建模、实时协同合作、多目标优化和风险管理等功能，促进了不同领域和利益相关者之间的
协同合作和交流。
它为决策制定和问题解决提供了强有力的工具和支持，有助于提高决策的准确性和效率，推动社会和经济可持续发展。
多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究[1]
![多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/c3e3dd030b4e767f5acfcec1.png)
第11卷第7期计算机集成制造系统Vol.11No.72005年7月Computer Integrated Manufacturing SystemsJul .2005文章编号:1006-5911(2005)07-0901-08多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究邸彦强1,李伯虎1,柴旭东2,王 鹏1(1.北京航空航天大学自动化学院,北京 100083;2.航天科工集团二院,北京 100854)摘 要:针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。
提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括:①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。
给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。
最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。
关键词:多学科虚拟样机;协同仿真;仿真平台;网格技术;集成技术中图分类号:T P391.9 文献标识码:AResearch on collaborative modeling &simulation platform for multi -disciplinary virtualprototype and its key technologyD I Yan -qiang 1,LI Bo -hu 1,CH A I X u -dong 2,WA N G Peng 1(1.Sch.of A utomatio n,Beihang U niv.,Beijing 100083,China;2.T he Second A cademy,China A ero space Sci.&Indust ry Co rp.,Beijing 100854,China)Abstract:T he system ar chitecture and technolog y ar chitectur e of Collabor ative M o deling &Simulation Platfor m (Cosim-P latfo rm)w ere established fo cusing on dev elopment o f M ult i-Disciplinary V ir tua l Pr otot ype.T o solv e the pro blem o f co llaborat ive modeling and simulat ion,fo ur key technolog ies wer e put for wa rd:model-o riented multi-domain collabor ativ e simulatio n technolog y,mo deling t echnolo g y based on System Eng ineer ing T heor y and co mpo nent techno log y,g rid techno log y and M icr osoft auto mation techno lo gy ,Co sim-P latfo rm s inter nal and ex ter nal integ ratio n technolo gy ,w hich w as based on eXtensible M arkup L ang uage(XM L )and Pr oduct L ifecycle M an ag ement (PL M ).A vir tual prototype development process mo del w as provided in accordance with the principle of Concur rent Eng ineering.At last,an application example in Ship was briefly introduced.T he primary practices in the fields of A s tronautics,Ship and Satellite indicated that Cosim-Platfor m could effectively support development of virtual prototype.Key words:multi-disciplinary v ir tua l pr oto type;collabor ativ e simulat ion;simulat ion platfor m;g rid technolog y;integr ation techno log y收稿日期:2004-06-24;修订日期:2004-09-20。
2017年度中国仿真学会科学技术奖申报项目公示
2017年度中国仿真学会科学技术奖申报项目公示：1、项目名称：数据驱动的人体运动建模仿真技术推荐单位：中国科学院计算技术研究所主要完成人：夏时洪、高林、王涵项目简介：在国家自然科学基金面上项目“风格化人体运动合成新方法研究”（资助号：61173055）和国家科技支撑项目“国家应急演练仿真服务平台及其应用示范”（资助号：2013BAk03B07）的资助下，项目团队针对人体运动仿真中的技术挑战：人体运动建模仿真结果是否符合人的视觉认知，以及人体运动建模仿真结果是否符合物理实际，主要采用数据驱动的思路研究人体运动建模仿真技术，攻克的关键技术有：人体运动风格建模技术、人体运动物理特性建模技术以及人体运动获取建模技术。
项目成果于2015年起在计算机图形学与交互式技术顶级会议SIGGRAPH和顶级期刊ACM Transaction on Graphics上陆续发表。
并取得1项技术发明专利授权，1项技术发明专利已进入公示阶段即将授权。
项目相关成果已在北京迪生数字娱乐科技股份有限公司（股票代码：835764）取得实际应用，并产生了良好经济效益和社会效益。
项目成果得到了国内外同行的高度评价和认可。
例如，2013年SIGGRAPH杰出新研究者奖和2015年英国计算机领域最高奖“罗杰·尼达姆奖”获得者Niloy J. Mitra教授认为我们的人体运动风格建模工作是最为经典（state-of-the- art）的一项研究工作。
我们的人体运动获取建模工作获得2016年度中国计算机辅助设计与图形学大会最佳论文。
取得的主要创新有：1、在人体运动风格建模技术领域，首次提出了一种实时在线的机器学习算法——局部混合自回归模型来建模不同风格运动之间存在的复杂时空关系，并将其自动迁移到未标记动作类别和风格特征的人体运动中。
2、在人体运动物理特性建模技术领域，首次提出了数据驱动的逆向动力学求解方法。
首次提出了一种大范围人体运动运动学数据和动力学数据同步获取的算法与系统。
复杂产品虚拟样机协同设计仿真平台关键技术研究的开题报告
复杂产品虚拟样机协同设计仿真平台关键技术研究的开题报告一、研究背景及意义随着科技的不断发展和产品的不断升级，复杂产品在市场上的竞争也越来越激烈，因此需要进行更加精细的设计和仿真，以确保产品的质量和市场竞争力。
虚拟样机在产品设计过程中的应用已经成为越来越不可或缺的一环，它可以使得产品设计更加精细、快速，同时还能够降低产品的设计成本和风险。
但是，复杂产品的虚拟样机设计和仿真过程中面临的技术难题也越来越突出。
传统的虚拟样机设计和仿真软件通常只能针对某个单独的部分进行设计和仿真，难以实现多个部分之间的协同设计和协同仿真。
同时，随着产品和市场的不断变化，使用传统的虚拟样机设计和仿真软件需要不断地进行修改和升级，使得设计和仿真过程的工作量也越来越大。
因此，搭建一种复杂产品虚拟样机协同设计仿真平台已经成为一个非常重要的课题。
本课题旨在研究复杂产品虚拟样机协同设计仿真平台的关键技术，实现多个部分之间的协同设计和协同仿真，同时优化设计和仿真过程中的工作流程，降低产品的设计成本和风险，提高设计效率和竞争力。
二、研究内容和技术路线本课题的研究内容主要包括以下三个方面：1. 复杂产品虚拟样机协同设计技术研究该部分主要研究复杂产品虚拟样机的协同设计技术。
首先，需要将复杂产品分解为若干个子系统，并将每个子系统的设计转换为参数化模型。
然后，建立虚拟样机协同设计平台，使得不同的设计团队可以针对不同的子系统进行设计，并通过platform实现设计团队之间的协作。
最后，对不同设计方案进行评估和比较，以确定最终的产品设计方案。
2. 复杂产品虚拟样机协同仿真技术研究该部分主要研究复杂产品虚拟样机的协同仿真技术。
首先，需要将虚拟样机分解为若干个子系统，并建立各个子系统的动力学模型。
然后，建立虚拟样机协同仿真平台，实现各个子系统之间的协同仿真。
最后，对不同设计方案进行仿真评估，以确定最终的产品设计方案。
3. 优化设计和仿真过程中的工作流程研究该部分主要研究如何优化设计和仿真过程中的工作流程，以提高设计效率和竞争力。
支持复杂大系统的设计仿真一体化技术研究(摘要)
支持复杂大系统的设计仿真一体化技术研究（摘要）清华大学热能工程系王超、吕崇德、高祺瑞、李士锦基于复杂大系统，以信息技术为依托的数字化工程设计技术被逐步提出。
数字化工程设计技术是以数学模型为基础，以CAx（CAS、CAD、CAE、CAM）技术为依托，其核心内容主要包括：建模技术、仿真技术、虚拟设计及虚拟样机技术、数字化预装配技术、并行工程及异地协同技术等。
纵观数字化设计的全过程，数学模型是制约数字化过程的关键，然而复杂系统的模型设计又是一个十分复杂、繁琐的技术难题。
支持复杂大系统设计仿真一体化支撑平台的研究（简称SISP），是以复杂大系统为背景、以仿真为手段，支持复杂大系统的数字化模型设计、协同仿真、虚拟测试。
SISP由模型设计软件、协同仿真软件、虚拟测试软件等三部分组成。
在设计上，SISP 提供一个数字化模型设计支撑功能，基于数字化设计环境，支撑复杂大系统单元模型设计、子系统/分系统模型设计和系统模型设计，从而为复杂系统数字化设计提供技术保证；在仿真上，SISP提供一个基于复杂大系统的子系统/分系统的独立模型仿真和基于HLA体系结构的整个复杂系统分布式协同仿真，可以进行复杂系统的仿真研究和仿真培训；在测试上提供一个虚拟的测试环境，包括被测系统的应用环境仿真系统、应用场景的仿真系统以及被测复杂系统本身的仿真系统，进行复杂系统的评估、验证；在平台应用上，三个功能软件无缝集成在一起。
图1复杂大系统设计仿真支撑平台技术体系结构支撑平台是一个在计算机操作系统之上的，提供了各个级别的模型设计支撑环境、仿真支撑环境和虚拟测试环境，其体系结构如图1所示。
在支撑平台的技术体系结构中，模型支撑环境包括单元模型建模支撑和子系统/分系统建模支撑，其中单元模型支撑环境是一个相对独立体系，每一个单元模型设计完后存入单元模型库；子系统/分系统的建模基于图形化建模环境，通过仿真支撑引擎，提供了在线调试、人机交互控制功能，可以动态的进行模型设计，实时修改模型直至达到满意，存入模型库；协同仿真支撑环境的独立模型仿真支撑可以单独运行、调试一个子系统模型或分系统模型；HLA仿真支撑通过HLA/RTI开发生成联邦成员框架，成员的运行通过HLA/RTI运行支撑和独立模型仿真支撑共同完成，既保持了原单平台仿真的特色，又保证了分布式仿真的需求；虚拟测试仍然基于HLA体系结构，将仿真对象、对象应用环境、对象虚拟场景和测试评估分别作为仿真成员加入联邦系统。
机电液一体化虚拟样机建模与协同仿真技术研究
误 ； 采 用 液 压 ／ 械 系 统 建 模 、 真 及 动 力 学 分 析 的 而 ｅｉｇ Ｅ ｖｒｎ ｎ ｏ Ｓｍ（ ｖ ｎ ｅ ｄ ｌ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｎ ｏ ｆ
Ｐ ｒｏｍｉｇＳｍｕａｉｎ ｆＥ ｇｎ ｅｉｇＳ ｓｅ ） 建 模 与 ｅｆｒ ｎ ｉ ｌｔ ｓｏ ｎ ｉｅ ｒｎ ｙ ｔｍｓ ， ｏ
Ｓ ＹＳ的 三 维 建 模 能 力 很 弱 。 对 液 压 系 统 而 言 ， 多 种 建 模 与 仿 真 方 法 可 供 选 有
用 。
工 作 ， 团 队 之 间 达 到 信 息 共 享 、 通 有 无 ， 保 证 子 让 互 并
系 统 的 设 计 质 量 及 整 个 系 统 的工 作 性 能 ， 现 产 品设 实
维普资讯
机 电液一体化虚拟样机建模与协同仿真技术研究
口 孟令 辉 口 占金 春
北京 １０ ８ ００ ５ ７ ０ ２ １ ０５ １ 第二 炮 兵 装备 研 究 院 ． ２ 第二 炮 兵 工程 学 院 ． 西安
摘
要： 为适应 大型复杂机 电产品的虚拟设计要 求， 借助单 学科 建模软件 构建 了机 电液 一体 化 系统的协 同仿 真平
ＭＳ ＡＤ Ｃ． ＡＭＳ等 。 其 中 的 ＡＤＡＭＳ软 件 包 ， 包 括 仅 就
Ａ ＤＡ Ｍ Ｓ／Ｓｏｌ ｒ、 ＤＡ Ｍ Ｓ／Ｖ Ｊ ｗ 、 Ｄ Ａ Ｍ Ｓ／ Ｆｌ ｘ、 ＤＡ Ｍ Ｓ／ ｖｅ Ａ ｅ Ａ ｅ Ａ
对 机 电 系 统 而 言 ， ｒ／Ｅ、 Ｐｏ ＡＤＡＭＳ ＡＮＳ 、 ＹＳ 和
Ｌ ＡＢ 无 实 体 建 模 功 能 ； 运 动 分 析 上 ， ｒ ／ 和 在 Ｐ０ Ｅ
因各 种单 学科 建 模 与仿 真 软件 的局 限 ， 目前 国 际
电子设计中的虚拟样机与仿真技术
模拟电路行为
01
通过虚拟样机，可以在设计阶段模拟电路的行为，预测其性能
参数，如功耗、延迟和吞吐量等。
优化系统性能
02
基于性能预测结果，可以对电路设计进行优化，提高系统的整
体性能。
降低开发成本
03
在物理样机制作之前发现问题并进行优化，可以减少物理样机
快速原型制作
通过虚拟样机技术，设计师可以 在早期阶段发现和纠正设计中的 问题，减少后期修改和返工。
优化设计参数
仿真技术可以帮助设计师在虚拟 环境中测试不同参数组合，选择 最优设计方案，提高产品性能。
减少物理原型
通过减少或消除物理原型的需求 ，可以节省时间和成本，同时降 低对实物资源的依赖。
降低开发成本与风险
特点
虚拟样机技术具有高效、灵活、可重 复性等优点，能够缩短产品开发周期 ，降低开发成本，提高设计质量。
虚拟样机技术的应用领域
机械工程
在机械工程领域中，虚拟样机 技术常用于汽车、航空航天、 船舶等复杂系统的设计和优化
。
电子工程
在电子工程领域中，虚拟样机 技术可用于集成电路、电子系 统、微纳器件等的设计和仿真 。
03
系统级仿真技术在系统架构设计、性能分析和优化 等方面具有广泛的应用。
物理级仿真技术
01
物理级仿真技术用于模拟物理现象，如电磁场、温度场和 流体动力学等。
02
物理级仿真通常使用有限元分析（FEA）、有限差分分析（FDA） 等方法，通过建立物理模型并运行仿真来预测实际物理现象。
03
物理级仿真技术在产品性能预测、优化和可靠性分析等方 面具有广泛的应用。
的制作数量和测试成本。
电路板设计优化
布局与布线优化
机械设计中的模拟和虚拟样机技术
模拟和虚拟样机技术：通过计算机模拟和虚拟样机技术，可以在设计阶段就发现并解决问题，提高设计效率和质量。
模拟和虚拟样机技术：可以实时修改和优化设计，减少设计周期和成本。
传统设计方法：修改和优化设计需要重新绘制和制作模型，耗时耗力。
传统设计方法：通过手工绘制和制作模型，耗时耗力，容易出现错误和遗漏。
未来发展前景：随着虚拟现实和增强现实技术的不断发展，其在机械设计中的应用将更加广泛和深入，为机械设计带来更多的创新和突破。
应用趋势：虚拟现实和增强现实技术将在机械设计中逐渐普及，成为机械设计的重要工具和手段。
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1
模拟和虚拟样机技术的概念
2
定义和作用
模拟和虚拟样机技术：通过计算机模拟和虚拟技术，对机械设计进行仿真和优化。
作用：通过模拟和虚拟样机技术，可以提前发现设计中的问题，提高设计质量和效率，降低成本。
应用领域：广泛应用于汽车、飞机、船舶、建筑等领域的机械设计中。
定义：模拟和虚拟样机技术是一种利用计算机技术对机械设计进行仿真和优化的方法。
模拟和虚拟样机技术可以帮助设计师优化机械设计的安全性和可靠性
预测和预防故障
模拟和虚拟样机技术可以预测机械部件的磨损和损坏
通过模拟和虚拟样机技术，可以提前发现潜在的设计缺陷和故障隐患
模拟和虚拟样机技术可以帮助设计师优化机械设计，提高机械性能和可靠性
模拟和虚拟样机技术可以降低机械设计的成本和周期，提高生产效率
未来发展前景和应用趋势
6
智能化和自动化的模拟技术
智能化模拟技术的发展趋势：更加智能化、自动化和集成化
自动化模拟技术的应用领域：机械设计、制造、控制和优化等方面
智能化模拟技术的优势：提高设计效率、降低成本、提高产品质量
系统建模和仿真的标准平台AMESim
系统建模和仿真的标准平台AMESim作者：世冠工程（北京）有限公司在汽车设计、生产和制造过程中，基于有限元技术的虚拟样机代替物理样机试验已经得到了广泛的应用，在提高产品质量、降低研发费用以及缩短投放市场时间等方面起到了显著的作用。
AMESim作为多学科领域复杂系统高级建模和仿真主流平台，具有车辆工程所涉及的各个学科领域的基础模型库：控制、机械、液压、气动、电、磁以及热。
此外AMESim 还具有与车辆各大系统直接对应的专用模型库：发动机冷却库、发动机排放库、整车性能分析库、发动机库以及空气调节库等。
这些基础库加上专用库保证了AMESim可以针对汽车组成（发动机、底盘等）的各大系统分别实现它们各自的仿真，同时平台级的建模与仿真环境又可以灵活地把各大系统的模型直接连接起来，实现整车系统的仿真,从而有效地缩短开发周期、降低新品研发成本。
汽车系统的主要组成部分发动机系统1、气门组系动态性能AMESim可以设计和优化气门升程控制技术，诸如：□ 机械配气机构（双顶置凸轮轴DOHC、摇臂、摇臂滚轮、从动件、气门挺柱等）；□ 可变定时气门机构以及凸轮相位调整；□ 机械式可变气门机构（MVT）、电子可变气门机构（EMVT）以及电液可变气门机构（EHVT）。
AMESim还可以解决下述问题：进排气气门控制问题、系统尺寸的确定、驱动机构以及缸内压力的影响、凸轮型线的优化、液压挺柱相对位移的分析、气门关闭时的制动设计、最大升程处的颤振、机械系统以及和液压系统耦合作用引起的气门升程的差别研究、冷起动时气蚀的研究等。
2、燃油喷射AMESim可以设计和优化燃油喷射系统，包括：□ 汽油、柴油及其可变燃料：二甲醚（DME）、液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）；□ 低压和高压燃油喷射系统；□ 非直喷/直喷、共轨泵喷嘴以及直列泵；□ 电磁、压电电液阀以及机械驱动。
AMESim可以解决下述典型问题：共轨压力波动的缓冲、喷油量偏差的降低、新控制策略的开发、喷油器性能的提高、冷起动时气蚀的研究、预喷/主喷/尾喷分析等。
【系统仿真学报】_协同仿真平台_期刊发文热词逐年推荐_20140723
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2012年 科研热词 高超声速进气道 遗传算法 自动优化设计 无人机 多agent 协同 仿真 cfd仿真 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
46 47 48 49
2009年 科研热词 高层体系结构 协同仿真 仿真网格 高层建模 集成平台 遗传算法 运行支撑环境 软件接口 跟踪资源分配 资源管理联邦 资源管理和调度 评估 计算流体仿真 计算力矩 虚拟样机 航空武器 联邦成员 联合作战仿真 耦合 综合战场环境 系统模型 拍卖合同 拍卖 微小卫星 建模仿真技术 小型电动无人机 多领域建模 多目标气动优化设计 多智能体系统 多平台协同作战 多传感器 外骨骼矫形器 响应面模型 协同建模仿真平台 协同作战 分布式目标分配 优化设计 仿真组件 仿真监控 仿真模型 仿真 交换合同 云计算 云仿真平台 modelcenter 推荐指数 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
建模与仿真技术的发展和应用
航天大学王行仁教授、博士生导师撰写一篇“系统仿真技术”专题稿件并刊登在本期“综述与展望”栏目上，旨在 促进该技术在机械制造行业的应用与发展。希望机械行业的广大科技工作者，以本刊为平台，积极开展仿真技 术的研究、应用及其学术交流，为“十一五”圆满完成和“十二五”开好局而共同努力。
写成文档。 如上所述，仿真是建立模型在计算机上运行，但这属
于数学仿真，随着技术的发展，许多应用领域建立仿真系 统时除了模型外还要求将实物和人员包含在仿真回路中。
在工程应用中仿真系统可分为以下几类： １）数学仿真（ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）——用数学模型 描述客观事物，根据数学模型编成程序在计算机上运行。 ２）硬件在回路仿真（ｈａｒｄｗａｒｅ—ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｏｐ ｓｉｍｕｌａ－ ｔｉｏｎ）——又称为半实物仿真。除了用数学模型描述客观 事物外，还将部分实物硬件接入仿真系统，使仿真系统更 逼近真实系统。例如飞机飞行控制仿真系统，除了飞行动 力学、发动机动态特性等数学模型在计算机上运行外，还 将飞行控制系统实物（传感器，控制计算机，或执行机构） 接入飞行仿真系统。 ３）软件在回路仿真（ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｏｐ ｓｉｍｕｌａｏ ｆｉｏｎ）——随着计算机技术的发展与应用，许多设备和系 统采用数字化技术，含有大量应用软件，为了检验、考核应 用软件的正确性和可行性，通过仿真来检查和试验应用软 件是重要的技术途径。软件在回路仿真系统除了用数学 模型描述客观事物外，还将数字设备的软件接入仿真系 统。例如飞机飞行仿真系统，除了飞行动力学、发动机动 态特性等数学模型外，还将飞行控制软件、导航软件、飞行 管理软件等接人飞行仿真系统。 ４）人在回路仿真（ｍａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｏｐ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）——除 了用数学模型描述客观事物外，人员（操作人员，指挥人 员，决策人员）作为一个环节参与仿真系统回路中。例如 在地面训练飞行员驾驶飞机飞行的飞行模拟器是一个典 型的人在回路仿真系统，通过飞行模拟器可以训练起飞、 着陆、航线飞行、穿云飞行等。 在军事领域，建模仿真技术应用突显重要，主要应用 于分析、采办、训练。现代战争的作战训练很难完全靠实 战演练，费用高、风险大，通过建模仿真技术构建大规模的
面向复杂系统工程的多学科统一建模与联合仿真技术研究与应用实践
面向复杂系统工程的多学科统一建模与联合仿真技术研究与应用实践作者：暂无来源：《智能制造》 2017年第5期航空工业信息技术中心（金航数码）郄永军多学科联合仿真技术应用工程背景航空产品是涉及机械、电子、电气、控制、液压及软件等多学科, 可靠性、维修性和保障性等多专业工程要求的复杂系统，其开发模式正经历从基于文档向基于模型的范式转移。
建立以基于模型的系统工程方法论为指导、以功能/性能样机为载体，贯穿需求、功能、逻辑与物理构建模型在环、软件在环、硬件在环及人员在环的数字化综合仿真环境，开展多学科统一建模与联合仿真，实现功能/ 性能需求在开发早期阶段的验证与确认，基于数学模型（虚拟样机）开展复杂系统架构与方案的设计、权衡与分析优化，缩短设计迭代周期，提升开发质量，已成为国际航空航天和防务领域复杂系统开发的主流趋势。
当前，基于Modelica 语言的系统仿真技术已在达索航空、德宇航和空客得以工程应用，通过构建由功能样机、性能样机和几何样机组成的数字样机，可实现在虚拟空间下开展虚拟试验/ 试飞，极大的降低物理试验/ 试飞的周期与成本。
多学科联合仿真技术演进历程系统级多学科联合仿真主要应用于系统架构与方案权衡、功能分配、接口定义、子系统参数优化、功能/ 性能早期验证和确认等领域，涉及多学科的系统仿真技术主要经历了如下发展历程。
（1）基于接口的多学科建模与仿真技术：该方法是由各学科相应的商用仿真软件提供或开发相应的接口。
其完全依赖商用软件之间的一对一接口，这些接口往往为某些商业公司所私有，不具有标准性和开放性。
（2）基于高层体系结构（HLA）：该方法克服了基于接口的诸多缺陷，较好地实现了多学科建模与仿真，但要求建模人员必须先熟悉HLA/RTI 的各种服务协议，再编制相应的程序代码，并且需要人为的割裂不同学科子系统之间的耦合关系，实质上是一种子系统层次上的集成方法。
（3）基于统一建模语言的多学科系统仿真技术：该方法具有与学科无关的通用模型描述能力，任何学科均可实现统一建模。
TISC-系统多学科协同仿真平台
TISC —系统多学科协同仿真平台
TISC 软件是一款实现多学科物理协同仿真的平台工具，它提供了一个标准的协同仿真环境，仿真过程既可以支持本地也可以支持远程、分布式，能有效连接起来并进行同步和控制各仿真工具，被广泛应用于：汽车、工业、交通等领域。
产品介绍
TISC 平台架构
TISC 平台在应用中有两个层级，即仿真层和控制层，TISC的仿真层是对联合仿真软件的集成利用TISC 的仿真层确保联合仿真的顺利进行；TISC 的控制层对联合仿真计算机进行控制和管理，统一调度仿真计算机里的模型在设定的工况下进行仿真，能大大提高系统多学科协同仿真的效率。
TISC 软件特点
TISC 软件平台是一个多学科联合仿真管理和联合仿真调度中心，其特点如下：
? 跨平台(Windows、Linux、UNIX 等）
? 支持大部分CAE 商业仿真软件模型联合仿真，目前支持AMESim、Flowmaster、Fluent、Adams 等模型集成
? 分布式仿真与集成管理
? 仿真调度与控制中心
? 用户可扩展
TISC 软件仿真工具集成
分布式联合仿真的实现需要与不同的仿真工具进行集成，然后进行协同仿真。
TISC 可以支持大多数的CAE 仿真软件，另外还支持符合FMI1.0 的模型，还提供C、C++、C#、Python及Fortran 语言的开发接口，用户可以在TISC 环境下进行各软件接口定制开发。
Easy5_中文指南
应用库
MSC.EASY5 广泛的专业应用预定义模型库，是其进行多学科系统仿真的基础和超越同类软件 的重要特征。这些库由各自工程领域中的专家开发，因此您可以应用它们而不必首先成为一个专家。 您可以单独地、联合地或与您自己开发的模型部件一起使用这些库，来快速简便地建立复杂多学科 系统的可靠模型。对于同一种物理部件，MSC.EASY5 经常既提供较为简单的模型用于初步分析和 先期评价，也提供高度详细的模型，用于深入设计和详细评价。MSC.EASY5 当前提供的部分应用 库是与欧洲著名的工程咨询公司 Ricardo 共同开发的。
MSC.EASY5 应用库部件举例
热和液压系统
气体动力学/气动系统
蓄能器
阀和作动器
热交换器
涡轮和压缩机
机械负载
热交换器
管道和孔
管道和孔
泵和液压马达
泵和风扇
分流和汇流
分流和汇流
阀和作动器
化学反应器
气穴、水锤、软管的影响 水的冷凝和蒸发的影响
Ricardo®发动机 增压器和涡轮 冷却器 发动机摩擦和惯性 管理系统和喷油控制 进排气和燃烧 传感器和执行器动态 转矩/烟度控制 三元催化转化器
CAE 软件集成
MSC.EASY5 可以与多种领先的工程软件实现集成，以实现复杂系统的仿真。比如与运动学动 力学仿真软件 MSC.ADAMS 的无缝接口，可实现电、液控制系统与复杂多体机构的真正耦合；与有 限元分析软件 MSC.Nastran、ANSYS 的数据交换，可研究控制系统与结构的交互作用；此外还可与 Matlab/Simulink®中的控制器模型共同完成仿真，可集成 IC 仿真工具 Vantage 等软件的模型。
矩阵代数工具
MSC.EASY5 包括一个基于脚本的交互式程序，称为矩阵代数工具（MAT），用于高等数值计算。 它非常适合于线性系统分析、控制系统设计、绘图、前处理和后处理模型数据。MAT 提供了一个精 巧的图形用户界面和一套有效的线性代数工具，包括因式分解、矩阵分解、方程解算器和矩阵函数。 MAT 还提供了多种高级函数，包括：线性系统分析、控制系统设计、信号处理、系统辨识、统计和 最优化。MAT 还有调用用户定义的 FORTRAN 和 C 代码的能力，可以在交互过程中访问 MSC.EASY5 的可执行模型，并运行仿真分析，以实现优化和设计试验。
基于协同仿真平台COSIM的复杂航天产品控制系统仿真分析
以及结果后处理，实现受控柔性系统的运动学、动力学仿真，并实现样机总体、控制、结构等学科 的综合优化”。“。
田１复杂产品协阿仿真平台∞ｓ１＿的体系绪构
在复杂产品协同仿真平台ＣＯＳＩＭ中，协同建模／管理引擎基于仿真ＰＤＭ使能器，通过基于ＣＯＲＢＡ 的ＡＰＩ接口提供团队／过程／项目／模型／数据管理服务，支持对各领域ｃＡｘ／ＤＦｘ工具，ｖＲ／可视化工具 等的集成，支持开发阶段的各类活动：协同仿真引擎提供仿真时间、仿真运行和仿真数据三类管理 服务，支持不同领域工具开发的各类异构模型的重用与互操作，支持运行阶段的各类活动“”。
关键词：复杂产品协同仿真技术：工具集成：软件自动化技术：ＭＡＴＬＡＢ；ｃ锄组件技术
１ 复杂产品与多领域协同仿真技术
复杂产品系指一类客户需求复杂、产品组成复杂、产品技术复杂、制造过程复杂、项目管理复 杂的产品。典型产品如航天器、飞机、汽车、复杂机电产品、武器系统等。复杂产品开发过程中涉 及的子系统多、学科技术种类多（通常涉及机械、屯子、软件及控制等多学科领域）、人员／工具多， 其系统的组成甚至呈现出分布、交互的特点，且与外界环境存在着复杂的交互关系。复杂产品对传 统的产品开发技术、管理与工具提出～系列新的挑战。
在国家８６３／ＣＩＭＳ主题的复杂产品协同仿
真平台ＣＯＳＩＭ的开发项目中，仿真元素模型被 定义为面向具体仿真应用领域的各类算法、功 能函数、计算单元等，它必须符合协同仿真平 台对元素模型的封装要求。仿真元素模型的示
元素功能实现体 信息服务端口实现体 对外主动连接体
机电一体化产品虚拟样机协同体系设计及其模型建构
机电一体化产品虚拟样机协同体系设计及其模型建构1. 引言1.1 背景介绍机电一体化产品是指将机械、电子、控制等多个领域的技术融合在一起，形成一个整体的产品系统。
随着科技的发展和对产品功能、质量、成本等方面要求的不断提高，机电一体化产品虚拟样机逐渐成为研究的焦点。
在传统的产品设计中，需要制造实物样机进行测试和验证，这不仅耗费时间和成本，而且会受到设计周期的限制。
而虚拟样机技术的出现，允许将产品设计和测试过程移至计算机平台，在虚拟环境中模拟产品的性能和行为。
这不仅提高了产品设计开发的效率，还可以减少实际样机制造所需的时间和成本，同时提高产品的质量和性能。
通过机电一体化产品虚拟样机协同体系设计，可以将不同领域的技术和资源有效整合，实现多学科协同合作，提高产品设计和研发的效率和质量。
对机电一体化产品虚拟样机协同体系设计及其模型建构的研究具有重要意义。
本文将围绕这一主题展开深入探讨。
1.2 研究意义机电一体化产品的发展已经成为当前工业生产的一个重要趋势，其涉及电气、机械、自动控制等多个领域的知识和技术。
而虚拟样机作为机电一体化产品设计与制造中的重要工具，能够有效地模拟产品的运行状态，预测产品性能及行为，并在产品设计阶段发现和解决问题，从而提高产品设计效率和质量。
协同体系设计作为虚拟样机的一种重要应用方式，能够有效整合不同领域的专业知识和资源，提高团队协作效率，加快产品设计和研发进程。
通过协同体系设计，不同领域的专家和工程师可以实现实时沟通和合作，共同解决设计和制造过程中的问题，确保产品的性能和质量达到预期目标。
机电一体化产品虚拟样机协同体系设计及其模型建构的研究具有重要的意义。
通过深入研究虚拟样机的概念、协同体系设计原理和模型建构方法，可以为机电一体化产品的设计与制造提供更加科学的方法和技术支持，推动机电一体化产品的创新与发展。
实验验证和应用展望将进一步验证研究成果的可行性和实用性，为未来研究方向提供依据。
多学科虚拟样机协同仿真标准技术研究
维普资讯
技 术 基 础 研 究 与 应 用
围 内推 广 和 应 用 多 学 科 虚 拟 样 机 技 术 。
一
当 前 ， 国 际上 典 型 的 可 应 用 于 多学 科 建 模 的
标 准和规范有 ：
Ｂ ０Ｍ Ｉ ：Ｓ Ｓ 的标 准 Ｓ Ｓ ５ ＩＯ 】 Ｉ ０一Ｓ ＴＤ一０ ３． — ０ １
２ ０ ０ ｘ；
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国内外发展及现状¨ ｌ
】 机 就 是 多学 科 虚拟 样 机 。 目前 ，以各 类 ＣＡｘ （ 如 技术 和 多媒 体 建模 技术 等”。按 工程 学 科领 域应 用
Ｃ ＡＤ、Ｃ ＡＭ、Ｃ ＡＥ等 ） ＤＦ （ ＤＦ ＤＦ 等 ） 分类 ，对于 一个复杂产 品虚拟 样机来说 ，既涉及 ／ ｘ 如 Ａ、 Ｍ
技术 为 代 表 的产 品 设计 分 析 技 术 已在 机械 、 电子 、 面 向各 学 科 领 域 的单 学 科 建 模 仿 真 技 术 ，亦 涉 及
模 型 的 数字 化 设 计 方 法 ，这 些 数 字 模 型 即 虚 拟 样 术 、 辨 识 建 模 技 术 、面 向对 象 建模 技 术 、 面 向组
机 能从视觉 、听觉 、触觉 以及功能 、性 能和行为 件 ／ 服 务 的建 模 技 术 、多 视 图建 模 技 术 、多 模 式 上 模 拟真 实 产 品 。涉 及 多 学 科 综 合 集 成 的 虚 拟 样 建 模 技 术 、 多分 辨 率 建 模 技 术 、 数据 可 视 化 建 模
ＵＭＬ — ＲＴ：ＯＭＧ （ ｊｃ Ｍａ ａ ｅ ｎ Ｏｂ ｅ ｔ ｎ ｇ ｍｅ ｔ Ｄ Ｖ （ ｓｒｔ ｖ ｎ ｙ ｔｍ ｐ ｃｆ ａｉｎ Ｅ Ｓ Ｄｉ ｅｅ Ｅ ｅ ｔＳ ｓｅ Ｓ ｅｉ ｃ ｔ ） ｃ ｉ ｏ
工业大数据的五大典型应用场景与产业发展分析
工业大数据的五大典型应用场景随着信息化与工业化的深度融合，工业企业所拥有的数据也日益丰富，包括设计数据、传感数据、自动控制系统数据、生产数据、供应链数据等，数据驱动的价值体现及其带来的洞察力贯穿于智能制造生命周期的全过程。
领先企业以平台为载体，不断形成针对制造业应用场景的大数据解决方案。
制造和自动化领域的领军企业也依托长期积累的核心技术和行业知识，大力推广大数据在工业领域的应用，推动制造企业形成以数据驱动、快速迭代、持续优化的工业智能系统。
面向制造业企业陆续形成的工业大数据平台正在为工业大数据在制造业的深入应用提供新技术、新业态和新模式。
工业大数据己经成为工业企业生产力、竞争力、创新能力提升的关键，相关技术及产品己经逐步应用于工业企业和产业链的各环节，是驱动智能化产品、生产与服务，实现创新、优化的重要基础，体现在产品全生命周期中的各个阶段，正在加速工业企业的转型升级。
近年来由智能制造、工业互联网发展催生的新模式、新应用，再次丰富了工业大数据的应用场景。
依据工业大数据支撑产品从订单到研发设计、采购、生产制造、交付、运维、报废、再制造的整个流程考虑，本白皮书将工业大数据典型的应用场景主要概括为智能化设计、智能化生产、网络化协同制造、智能化服务和个性化定制等五种模式，如下图所示。
1智能化设计智能化设计是支撑工业企业实现全流程智能化生产的重要条件。
设计数据包括企业设计人员或消费者借助各类辅助工具所设计的产品模型、个性化数据及相关资料，例如计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、产品数据管理（PDM）等。
工业大数据在设计环节的应用可以有效提高研发人员创新能力、研发效率和质量，推动协同设计。
客户与工业企业之间的交互和交易行为将产生大量数据，挖掘和分析这些客户动态数据，能够帮助客户参与到产品的需求分析和产品设计等创新活动中，实现新型产品创新和协作的新模式。
现代仿真技术的发展
现代仿真技术的新发展摘自：计算机世界仿真技术是以相似原理、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用有关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对系统（已有的或设想的）进行研究的一门多学科的综合性的技术。
仿真本质上是一种知识处理的过程，典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真试验和数据分析处理等，它涉及多学科多领域的知识与经验。
随着现代信息技术的高速发展以及军用和民用领域对仿真技术的迫切需求，仿真技术也得到了飞速的发展。
仿真技术是模型（物理的、数学的或非数学的）的建立、验证和试验运行技术。
现代仿真技术的特点可归纳为以下几点：(1) 仿真技术是一门通用的支撑性技术。
在决策者们面对一些重大的、棘手的问题时，能以其他方法无法替代的特殊功能，为其提供关键性的见解和创新的观点。
(2) 仿真技术学科的发展具有相对的独立性，同时又与光、机、电、声，特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。
因此，仿真技术具有学科面广、综合性强、应用领域宽、无破坏性、可多次重复、安全、经济、可控、不受气候条件和场地空间的限制等独特优点，这是其他技术无法比拟的。
(3) 仿真技术的发展与应用紧密相关。
应用需求是推动仿真技术发展的原动力，仿真技术应用效益不但与其技术水平的高低有关，还与应用领域的发展密切相关。
大量实例表明，仿真技术的有效应用必须依托于先进的仿真系统，只有服务于应用的仿真系统向前发展了，才能带动仿真技术的发展。
因此，必须处理好应用需求牵引、系统带技术、技术促系统、系统服务于应用的辩证关系。
(4) 仿真技术应用正向“全系统”、“系统全生命周期”、“系统全方位管理”发展。
这些都基于仿真技术的发展。
仿真技术可以有多种分类方法。
按模型的类型，可分为连续系统仿真、离散系统仿真、连续/离散（事件）混合系统仿真和定性系统仿真；按仿真的实现方法和手段，可分为物理仿真、计算机仿真、硬件在回路中的仿真（半实物仿真）和人在回路中的仿真；根据人和设备的真实程度，可分为实况仿真、虚拟仿真和构造仿真。
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第10卷第10期计算机集成制造系统Vol.10No.102004年10月C omputer Integrated Manufacturing Systems Oct .2004文章编号:1006-5911(2004)10-1207-05复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台李 妮,刘 杰,蔡志浩,彭晓源收稿日期:2003-10-24;修订日期:2004-02-20。
作者简介:李 妮(1980-),女,湖南衡阳人,北京航空航天大学先进仿真技术重点实验室博士研究生,主要从事虚拟样机技术、网络技术等方面的研究。
E -mail :lini @ 。
(北京航空航天大学先进仿真技术重点实验室,北京 100083) 摘 要:为了将建模/仿真/项目管理技术协同、集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期,构建了复杂系统虚拟样机协同建模/仿真/项目管理支撑平台。
该平台建立在Windows 操作系统、TCP/IP 网络协议、商用关系数据库以及支持异地协同及仿真资源共享的仿真网格基础上,支持复杂系统设计目标下各分系统的协同建模与仿真。
该平台的四层结构分别为技术支持层、角色/权限管理层、功能驱动层和用户界面层。
文章还对系统设计、开发与应用过程中的各类数据、模型、工具、人员以及过程进行管理与优化,并对各层次的功能设计、实现方案以及研究现状进行了具体说明。
该平台可为产品的全生命周期设计和评估提供支持,达到降低成本、提高效率的目的。
关键词:虚拟样机;协同建模/仿真;支撑平台;数据库;网格中图分类号:TP391.9 文献标识码:A0 引言虚拟样机系统以系统建模技术和仿真技术为核心,融合信息技术、虚拟现实技术、人工智能技术、系统技术和管理技术等相关理论,为产品的全寿命周期设计和评估提供支持,从而达到降低成本、提高效率的目的。
复杂系统虚拟样机是以对象模型为核心,利用多领域建模工具和仿真技术,在协同建模/仿真/项目管理环境的支持下,首先开发服务于复杂系统总体设计的虚拟样机原型系统。
在模型开发/集成系统中,若增加分系统详细设计,以及与制造有关的机械、电子CAx 、开发工具、模型、数据等相关内容,该平台即可支持分系统及部件级的虚拟样机开发。
虚拟样机的设计过程是一个由分布在异地的多学科、多人员、多平台和多应用组成的基于虚拟样机模型的动态协同设计过程。
为了将建模/仿真/项目管理技术协同、集成地应用于复杂系统虚拟样机的全生命周期,笔者构建了复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台(如图1)。
它建立在Windows 操作系统、TCP/IP 网络协议,商用关系数据库(Oracle 8i )以及仿真网格的基础上,支持复杂系统虚拟样机总体设计目标下各分系统的协同建模与仿真。
如图1所示,整体结构框架划分为四层。
当前支撑平台仍处于开发阶段,已完成部分功能。
全部功能的实现还需要进一步的工作,下面阐释支撑平台整体结构框架各个层次的功能设计。
1 技术支持层技术支持层包括Windows 操作系统/网络(TCP/IP 网络协议以及HLA/R TI )/数据库技术,同时将进一步扩展仿真网格技术。
网格是一个集成的资源与计算环境,它能够充分吸收各种计算资源,并将它们转换成一种随处可得的、可靠的、标准的和经济的计算能力[1]。
当前以G LOBUS 为代表的网格技术迅速发展,并且正逐步作为分布式计算、分布式仪器系统等网格应用的支撑。
尤其是G LOBUS 3.0版本采用O GSI (opengrid services infrastructure ),集成了Web 服务机制的关键网格技术,定义了创建、管理网格服务和交换信息的机制[2],为支持不同应用的网格服务的扩展提供了广阔的空间。
笔者在现有的网格技术基础上构建仿真网格(如图2),在仿真网格环境中共享各种硬件和软件仿真资源。
在底层的网格资源之上是G LOBUS 3.0提供的跨平台的开放网格服务环境。
O GSA -DA I (data access and integration )项目[3]是基于G LOBUS O GSA (open grid services architecture )开发实现数据访问与集成的网格服务,试图实现各种大型异构数据库资源在网格环境下的共享与管理。
可以在O GSA 机制下开发与部署遵从网格服务规范的仿真网格服务,共享仿真网格中各种仿真资源。
仿真硬件资源包括仿真器和各种仿真设备,软件资源包括各种实体/环境/几何外观模型、仿真算法以及仿真想定库等。
在仿真资源之上构建目录服务,创建服务、服务引擎等,统一管理仿真资源,并为用户提供图形化交互界面。
仿真网格将为支撑平台在实现各类资源(包括模型资源、计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、与应用相关的物理效应设备及仿真器等)安全地共享与重用、协同互操作、优化调度运行等方面,提供更强大的支撑。
2 角色/权限管理层在数据库中创建了相应结构的数表,实现系统的角色/权限管理:系统功能集合中设置了系统可以提供的所有功能;角色具有的权限是部分系统功能的组合,可实现其对应的系统功能;用户可以扮演多种角色,它的权限是对应角色权限的集合。
例如,用户1是系统管理员,可同时扮演系统配置角色和系统开发角色,能实现系统配置、系统浏览和项目开发、项目浏览、项目审核等系统功能。
3 功能驱动层311 系统管理分系统系统管理分系统提供给系统管理员,实现以下功能:(1)组织结构管理和维护 创建、更改、维护虚拟产品研发组织。
(2)用户管理和维护 在角色/权限的基础上实现对用户的创建、更改、属性管理以及授权管理功能。
(3)配置管理和维护 配置底层技术支持层的管理工具,并为不同的角色集和不同的用户配置不同的系统功能。
(4)系统备份和恢复管理 浏览产品开发过程、备份和恢复当前进度下开发成果的管理工具。
312 项目管理分系统项目管理分系统体现了研讨厅机制,提供对项目开发过程的管理,具体包括以下几部分:(1)项目管理 管理不同的项目,显示和设定项8021计算机集成制造系统第10卷目的各种性能指标和要求;显示项目中所有工作任务的完成状态信息和登录用户的任务列表;创建、管理和删除项目过程,启动和关闭相应的工作流引擎。
(2)工作流管理 根据项目管理的要求,使用合适的过程定义语言,合理设计项目开发中的流程,保证高效进行。
(3)文档管理 支持项目工作流,提供工作流中各种文档的保存和调度;在用户权限基础上支持浏览、查询和审核相关任务的所有文档;支持文档的远程传输。
(4)消息管理 工作流管理的外部支撑系统,保证工作流进程,包括电子邮件管理和消息传递管理等功能;支持查询用户登录状态,发送、显示邮件和消息。
(5)版本管理 集成并行版本系统(Concurrent Versions System,CVS),提供软件版本的管理功能,支持软件的分布式并行开发,进一步提高软件开发效率,节省成本[4]。
(6)信息交互管理 集成NetMeeting,提供网络环境下的信息交流功能,支持开发人员之间的视频、音频和文字化的交流。
313 模型开发-集成分系统在管理系统的支持下,根据工作流的定义,协同并行开发产品的仿真模型。
具体包括:(1)协同开发工具管理 管理辅助动力学模型开发的MA TLAB,PowerBuilder,UML ROSE等工具,以及对可视化建模及开发工具,如Creator,Veg2 a,Open G L,Map X,ST K等进行集成管理。
(2)模型测试管理 提供模型的测试环境,保证模型的正确性。
(3)模型库管理 在商用关系数据库的基础上,根据不同用户的角色和权限,存储和管理各类功能模型和二维、三维可视化模型的几何外观/环境/动力学模型及其仿真性能数据,支持模型的存储、访问以及重用性(如图3)。
模型库管理系统通过模型字典索引和管理模型,模型字典包含模型库中所有模型的存储和特征描述,例如模型的输入集合和输出集合、模型的功能描述以及模型特征参数的存储信息等。
(4)数据管理 与模型库配合,管理模型开发过程中的数据和模型的相关数据。
(5)模型组装管理 在模型库管理系统和定义的模型组件接口标准的基础上,可视化浏览和组装模型组件(如图4)。
采用规范的接口集成相关的模型,保证模型集成的逻辑关系,负责模型的调度和数据之间的交互。
规范的接口包括定义接口的语义和语法的标准。
语义标准是指模型可以理解传递参数的意义,并可以传递给相应的数据;语法标准是采用一致的接口函数表示方法和一致的参数传递方式。
通过图形化模型集成界面定义模型调用逻辑,在集成完毕后,验证逻辑关系的可行性。
模型接口规范的语义标准有多种形式,这里通过参数名称来定义。
在集成过程中,通过检验接口数据的语义,输入数据和输出数据相互匹配,在数据交互中进行传递。
接口规范的语法定义标准要求模型对外导出的接口函数具有统一的形式,使集成框架可以“理解”函数的意义。
这里采用一致的函数接口表现形式,包括模型初始化函数和模型服务调度函数。
(6)可视化管理 浏览、查询和修改三维模型的几何信息和特征数据,模型的几何外形特征参数与其动力学特性对应,支持复杂系统部件的三维设计和大部件的虚拟装配,支持仿真运行所需的地形、实体、自然环境的三维模型和纹理、特殊效应等模型9021第10期李 妮等:复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台(如图5)。
314 仿真/评估分系统仿真/评估分系统包括:(1)结构管理 管理基于R TI 的仿真运行环境中的联邦对象模型,保证各联邦成员间的正确交互。
(2)仿真运行及管理 将所有仿真对象模型集成在基于R TI 的仿真环境中,启动实时仿真运行,在仿真环境中对虚拟样机性能进行测试与验证(如图6)。
(3)评测管理 记录需要保存的仿真运行结果,提供对仿真测试结果的图形化显示(如图7)、比较等功能。
(4)评估分析系统 在评测管理基础上提供仿真测试评估报告,对测试结果进行一定程度的比对和分析,并自动发送到模型开发-集成系统,为设计人员修改方案提供参考依据。
4 用户界面层用户界面层采用统一的图形化用户界面(如图8),具体功能包括:(1)用户登录界面 验证用户登录的名称和密码,建立与数据库的连接,记录用户登录信息。
(2)用户权限管理和查询 提供图形化界面对登录用户功能进行查询和显示,为不同的用户开启工作流引擎,显示用户的工作列表,并发送与此用户相关的系统信息。
(3)用户界面 提供图形化用户界面,响应用户对各种核心功能的调用,提供设计和仿真时的二维、三维图形图像。
5 结束语复杂系统虚拟样机工程涉及复杂的管理技术,包括各类数据、模型、工具、人员以及过程的管理与优化,因此需要协同环境的支持。
笔者构建的复杂系统虚拟样机协同建模/仿真支撑平台为虚拟样机开发构建了一个贯穿虚拟样机全生命周期的分布式协同环境,为产品的全寿命周期设计和评估提供支持,从而达到降低成本、提高效率的目的。