由于传统的定量模型难以全面系统地对定性定量复杂系统进行建模，而定性建模能够较好地描述复杂系统中的不确定性和不可预测性等定性行为，因此，在定量建模的基础上，需结合定性建模对复杂应用系统进行描述。多学科虚拟样机建模仿真理论（COSIM）在已有建模理论的基础上进一步发展，形成了更适应于复杂产品多学科虚拟样机特点的新的建模与仿真理论。该理论能够解决虚拟样机中异构模型的统一建模和重用，实现分布式、层次化、异构模型的协同仿真。COSIM核心理念是基于元-元模型的层次化模型结构，方便用户进行定性定量模型的扩展，形成面向复杂系统的定性定量集成建模方法。本文基于COSIM建模理论提出面向复杂系统的定性定量集成建模方法，通过COSIM层次化模型结构中的元-元模型、元模型和模型的形式化扩展，提出定性定量集成建模层次化模型结构的形式化表示方法；结合定性定量模型的层次化描述特点，运用UML扩展机制，对UML类图、包图和状态图进行扩展，形成基于COSIM的定性定量集成建模语言。定性定量集成建模除了需对定性模型和定量模型进行描述外，还需考虑对模型间的信息交互和相互转换关系两方面的内容。本文采用以云模型为主的定性定量转换方法，实现了定性模型与定量模型协同求解。考虑到正态云模型无法满足关于寿命、排队等待时间和失效分布等指数分布的描述，提出了指数云模型的概念，同时，给出指数云模型的正向云发生器和逆向云发生器算法；并通过实例分析了基于指数分布云模型的有效性和可行性。将本文提出的定性定量混合建模方法应用于导弹攻防系统的设计与实现中。运用所提出的集成建模语言建立导弹攻防系统的静态结构和动态行为；建立系统中以指数云模型为主的定性定量转换组件，实现定性模型与定量模型间的信息转换，并使用定性推理引擎制定导弹防御决策。实验结果表明将定性模型和定量模型相结合的建模理论能够较全面准确地描述定性定量复杂系统，提高导弹防御成功概率。