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1、 硕士学位论文硕士学位论文 基于 FMI 的一体化仿真平台及其在航天工程中的应用 INTEGRATED SIMULATION PLATFORM BASED ON FUNCTIONAL MOCKUP INTERFACE AND ITS APPLICATION ON AEROSPACE ENGINEERING 赵杨杨赵杨杨 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 20201313 年年 7 7 月月 国内图书分类号：V476.5 学校代码：10213 国际图书分类号：621.7 密级：公开 工程硕士学位论文工程硕士学位论文 基于 FMI 的一体化仿真平台及其在航天工程中的应用 硕 士 研 究 生 ： 赵杨杨
2、 导 师 ： 田浩副教授 申请学位 ： 工程硕士 学科 ： 航天工程 所 在 单 位 ： 航天学院 答 辩 日 期 ： 2013 年 7 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 Classified Index: V476.5 U.D.C.:621.7 Dissertation for the Master Degree in Engineering INTEGRATED SIMULATION PLATFORM BASED ON FUNCTIONAL MOCKUP INTERFACE AND ITS APPLICATION ON AEROSPACE ENGINEERING Candidate：
3、Zhao Yang yang Supervisor： Asso.Prof. Tian Tao Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialty： Aerospace Engineering Affiliation： Department of Aerospace Date of Defense： July, 2013 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 I 摘 要 航天产品具备研发周期长、费用高等特点，在
4、航天产品研发过程中对仿真系统的依赖要高于其他领域。而航天工程领域中涉及的学科范围广，研究联合仿真技术并开发多学科联合仿真平台已成为解决航天工程仿真问题的重要目标。本论文根据以上需求基于 FMI 模型接口标准完成对一体化设计平台的设计开发。论文研究工作主要从以下方面展开： 首先，对 FMI 模型接口标准进行介绍，并详尽描述了 FMI 模型的属性信息，根据 FMI 标准对平台的通用化接口进行设计，同时描述了标准化仿真模型 FMU的应用方式。 其次，通过对一体化设计平台进行功能分析，综合已有商用仿真平台的特点，对一体化仿真平台方案进行设计。一体化仿真平台采用.NET Framework 架构,以C#
5、语言作为软件开发语言。在交互层采用 WPF 框架进行页面开发，实现将页面开发从功能开发中分离通过 XAML 配置语言进行页面布局设计。在应用层采用将模型功能代码封装成动态链接库的方式对仿真模块进行功能，提高了一体化设计平台的可扩展性。数据层采用 ADO 数据映射技术，对数据访问操作进行简化，提高了数据访问层的开发效率和运行效率。 最后，本章通过航行体定常流动水动力特性问题为例，详尽介绍自研模块封装方法、平台模型管理、流程设计等功能。经过上述操作后将多个已配置参数的FMU 仿真模型在一体化仿真平台上运行， 运行结果验证了基于 FMI 接口标准的联合仿真技术的可用性及交互性良好。 关键词：FMI
6、接口标准；联合仿真；FMU 模型；仿真平台；一体化平台哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 II Abstract Higher dependence on simulation system is required in the Research and Development Process of the aerospace products, due to their characteristics such as long RNo.88(01): 54-57+63. 6 Chen X, Machines Z W D o E, Drives, et al. A New Modeling and
7、 Simulation Platform-Mworks for Electrical Machine Based on Modelica/第11届国际电机与系统学术会议. 2008: 3. 7 李斌, 陈立平, 黄正东. 基于 mworks 的机械系统仿真实验研究. 科技创新 导报, 2013, No.244(28): 6-7. 8 MODELISAR. Functional Mock-up Interface for Model Exchage. ITEA 2-07006 2010: 17-23. 9 Andersson C A J, F hrer C. Import and Export
8、of Functional Mock-up Units in Jmodelica.Org. Lund University, Sweden, 2011, 10 MODELISAR. Functional Mock-up Interface for Co-Simulation ITEA 2-07006 2010: 20-33. 11 单立志. 基于 fmi 的实时仿真应用研究. 北方工业大学, 2012 12 张岩. 基于 oracle 的高速公路收费系统数据库设计及应用. 东南大学, 2005 13 吴义忠, 刘敏, 陈立平. 多领域物理系统混合建模平台开发. 计算机辅助设 计与图形学学报,
9、2006, (01): 120-124. 14 李受钊. 基于adams与simulink联合仿真的弓网振动控制分析. 西南交通大 学, 2011 15 Rui H, Bing Z, Jian Z, et al. The Co-Simulation Platform for Intergrated Chassis 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 60 - Control/Artificial Intelligence, Management Science and Electronic Commerce (AIMSEC), 2011 2nd International Conference
10、 on: 4427-4430. 16 郭海波, 张世杰, 曹喜滨, et al. 基于 modelica 语言的反作用飞轮多领域建 模与仿真. 系统仿真学报, 2011, (03): 598-602. 17 夏克寒, 牟建华, 暴飞虎, et al. 导弹测试流程优化系统设计与实现. 导弹与 航天运载技术, 2012, (02): 43-46. 18 赵建军, 丁建完, 周凡利, et al. Modelica 语言及其多领域统一建模与仿真机理/中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨 2006 年全国学术年会. 2006: 4. 19 YuXiang J, Xiaolong Z, JinPi
11、ng L. Modeling and Simulation of the Virtualized Scenes Base on the Open Modelica/Proceedings of 2010 The 3rd International Conference on Computational Intelligence and Industrial Application. 2010: 4. 20 刘敏. 基于 modelica 的多领域物理系统建模平台的研究与开发. 华中科技 大学, 2005 21 贺剑辉. 基于 modelica 面向对象语言的汽轮机系统建模与仿真. 华北电力 大
12、学（北京）, 2008 22 Youngmin Y, Dohyung K, Soonhoi H. Fast and Accurate Cosimulation of Mpsoc Using Trace-Driven Virtual Synchronization. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE Transactions on, 2007, 26(12): 2186-2200. 23 Scelba G, De Donato G, Giulii Capponi F, et al. A Co-Simula
13、tion Platform for Evaluation of Sensorless Control Techniques for Ipmsms/Electrical Machines (ICEM), 2010 XIX International Conference on: 1-7. 24 吴义忠, 蒋占四, 陈立平. 基于 modelica 语言的多领域模型仿真优化研究. 系统仿真学报, 2009, v.21;No.195(12): 3748-3752. 25 Sungjoo Y, Kiyoung C, Dong Sam H. Performance Improvement of Geog
14、raphically Distributed Cosimulation by Hierarchically Grouped Messages. Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on, 2000, 8(5): 492-502. 26 田正新. 汽车电动助力转向控制策略的研究及联合仿真分析. 湖南大学, 2012 27 Blochwitz T O M, Arnold M. The Functional Mockup Interface for Tool Independent Exchange of Si
15、mulation Models. Proceedings 8th Modelica 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 61 - Conference, 2011, 28 Hu H, Wenhua Z. Research on Virtual Equipment Co-Simulation Platform Based on Web/Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2011 6th IEEE Conference on: 396-400. 29 Chikada S, Honda S, Tomiyama H, et al. Cos
16、imulation of Itron-Based Embedded Software with Systemc/High-Level Design Validation and Test Workshop, 2005. Tenth IEEE International. 2005: 71-76. 30 Gerin P, Sungjoo Y, Nicolescu G, et al. Scalable and Flexible Cosimulation of Soc Designs with Heterogeneous Multi-Processor Target Architectures/Design Automation Conference, 2001. Proceedings of
