控制系统部
2020-06-17 16:33:30

控制系统设计

控制系统建模

MagicDraw提供针对基于模型系统工程的全面支持,包括系统工程建模、体系建模和软件工程建模,具体包括:

系统工程建模

  • 支持0到1.4的所有版本;
  • Cameo System Modeler支持MBSE GRID方法学;

体系建模

  • Zachman建模方法;
  • 0建模并提供快速建模模板;
  • 支持MODAF建模并快速建模模板;
  • 支持TOGAF建模;
  • 支持NAF建模;
  • 支持UPDM;

软件工程建模

  • 支持UML各个版本;

功能简介

图像导出功能

  • 导出当前图,选择的形状,选择的所有图作为位图或向量图;
  • 拷贝当前图,选择的形状到剪贴板作为EMF、BMP、PNG 或JPG图像;
  • 选择图像尺寸和质量(分辨率) 通过制定DPI属性;

报告生成功能

  • 支持WYSIWYG (所见即所得)报告生成,基于Velocity;
  • 报告向导模板文件支持的类型;
  • 报告向导定义用户自定义的报告模板;
  • 内嵌在报告中的图像知识: SVG,EMF,WMF,JPG和PNG格式;
  • 从控制台生成报告;
  • 动态导入RTF文档或它们的部分到报告中;
  • 动态运行JavaScript, Ruby,或Groovy代码从模板和外部脚本文件;

基于Web的模型检查及查看,基于模板的报告生成

团队协同工作(TeamWork Server)

  • 多个用户工作在同一个项目上
  • LDAP, SSH 集成;
  • 支持项目分支管理;
  • 支持项目存取权限管理;
  • 项目版本的回退支持;
  • 团队成员之间数据同步;
  • 团队成员之间发送消息;
  • 与其它协同工具集成:

与IBM® Rational® ClearCase®集成

与Apache™ Subversion®集成

制导控制系统数学模型验证

用户场景和需求

      制导控制系统设计的任务是确定与导弹控制相关的方案性设计要素,输入输出参数关系如图所示:

     进行制导控制系统设计的过程中,通常会采用Matlab\Simulink建立数学分析模型,也会采用C语言进行常微分方程的建模与数值计算,其仿真应用贯穿于导弹研制的整个生命周期各个阶段中。

  • 在详细方案设计阶段重点关注制导武器的性能,例如反映制导精度的截获概率、脱靶量等,分析其重点影响因素。
  • 在详细方案设计阶段进行稳定回路的设计,稳定回路中的控制器优化设计、惯导参数与性能的随机性、舵机性能提升是面临的最主要问题。
  • 在利用试验数开展分析研究时,也往往面临样本量不足、数据质量差、信噪比低、需要人工清理筛选及变换的问题。
  • 针对关键分系统指标对总体性能的影响进行分析,从而更好的提出指标要求,指导分系统设计。例如在对舵机系统进行优化设计时,需对伺服电机的设计参数进行优化,对传动机构里的关键参数(比如摩擦相关参数)进行基于试验数据的修正,并对制造加工或温度、润滑情况变化引起的参数不确定性向输出端的传播进行仿真分析。

    控制系统功能虚拟样机库建设

    用户场景和需求

          导弹制导和控制系统包括导弹制导系统和导弹姿态控制系统。设计过程中会大量的采用Matlab/Simulink、Origin,、C/C++自编程序、弹道计算程序(自编或与总体共用)等,建立制导系统模型、气动模型、自动驾驶仪模型、目标模型、弹体模型,进行性能设计与优化,确定自动驾驶仪的类型参数和特性、稳定裕度、导引律等。

          因此,评估制导和控制系统各类模型的精度,对模型V&V的结果进行管控,建立虚拟样机库,对于设计师基于精确的仿真模型进行系统综合性能设计与优化,具有重要的意义。利用SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,集成SimV&Ver Math数学模型验模工具,进行控制系统的虚拟样机库建设,应用过程如下图所示。

          Pyramid产品方案

          针对导弹研发过程中对制导与控制系统功能虚拟样机库建设的需求,开发SimV&Ver Pyramid验模规划及过程管控系统,来解决导弹研发过程中遇到的问题和挑战。主要包含以下功能模块:

    • 模型层级规划。构建控制系统模型的验模层级结构图;
    • 验模项目创建。创建正式的验模项目,配备项目团队、仿真软件、验模工具资源;
    • 验模任务分解。分配任务,并可以进行任务的执行状态监控、任务统计等;
    • 线下执行验模。在SimV&Ver Pyramid管理系统外部,启动SimV&Ver Math数学模型验模工具,进行层级模型的验模应用,评估、提升控制系统数学模型的精度;
    • 虚拟样机库建设及应用。可以进行虚拟样机的查询和可视化。控制系统设计人员可以检索虚拟样机库中的导弹制导与控制系统模型,将其作为导弹新型号研发的参考和借鉴。

    价值

    • 对仿真模型V&V进行规划,建立产品的性能大数据库
    • 对制导与控制系统按照置信度水平进行全面管理;性能大数据库作为创新设计的基础。
    • 高精度仿真驱动设计
    • 基于高置信度的控制系统仿真模型,进行优化设计与决策;
    • 仿真与试验的紧密集成
    • 模型V&V技术,建立仿真与试验的桥梁。
    • 通过仿真模型进行试验预示,降低试验风险;利用试验数据来量化仿真模型的精度,提升仿真置信度。
    • 仿真知识管理与重用
    • 建立不同层级的导弹制导和控制系统仿真模型库(如舵机、执行机构、自动驾驶仪、导弹制导和控制系统模型等),可以供新型号产品研发进行参考和复用。

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