【摘 要】
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诸如导弹、坦克、多管火箭等复杂系统装备的设计过程涉及到结构、多体、流体、控制等多个领域建模与联合仿真,传统的专业软件只能进行特定领域建模与仿真,而多领域的联合仿真一直是一个难题。为了实现复杂系统装备的多领域联合仿真与优化,验证复杂系统装备设计是否满足设计指标需求,本文提出了一种基于参数化的特定领域仿真模型双向驱动接口与基于FMI标准的多领域仿真模型联合仿真方法,设计并开发了一套基于FMI的多领域联
【基金项目】
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国防基础科研“XXX精确制导武器智能化设计方法”; 某国防重大工程项目“基于模型的XXX设计与仿真软件”（ZQ2019D20401）; 国防基础科研“军用高精度XXXX智能加工单元技术”（JCKY2018204B025）
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诸如导弹、坦克、多管火箭等复杂系统装备的设计过程涉及到结构、多体、流体、控制等多个领域建模与联合仿真,传统的专业软件只能进行特定领域建模与仿真,而多领域的联合仿真一直是一个难题。为了实现复杂系统装备的多领域联合仿真与优化,验证复杂系统装备设计是否满足设计指标需求,本文提出了一种基于参数化的特定领域仿真模型双向驱动接口与基于FMI标准的多领域仿真模型联合仿真方法,设计并开发了一套基于FMI的多领域联合仿真平台,能够实现复杂系统装备多领域的快速联合仿真,为复杂系统装备的设计和优化提供数字化平台。本文首先研究了刚柔耦合多体系统动力学原理,为设计刚柔耦合的复杂系统装备打下基础,然后研究了Modelica多领域仿真语言与基于FMI（Functional Mock-up Interface）标准的多领域联合仿真标准,在此基础上研究了包括结构、多体、有限元等商业软件的模型及仿真的参数化接口,构建出基于参数驱动的单领域模型及其接口,为实现多领域联合仿真提供模型、数据、接口与技术支撑;打通了包括几何模型（UG、Creo）、多体系统（ADAMS）、有限元（ASNSYS）、控制（Simulink、Modelica）等模型的双向参数驱动接口,利用FMI作为多领域联合仿真标准在MWorks平台中进行了集成,实现了从复杂系统装备的结构模型到多刚体动力学模型及刚柔耦合动力学模型到控制模型的双向参数化传递,打通特定领域仿真与多领域仿真关键参数传递通路,实现了基于FMI标准的特定领域仿真模型在Modelica统一仿真环境下的联合仿真;利用Web模型数据管理、参数化驱动、虚拟样机等技术将设计与仿真模型、设计与仿真参数、仿真结果等进行管理,设计并开发了一套多领域联合仿真与管理平台,实时驱动各仿真模型进行多领域的联合仿真。本文最后基于刚柔耦合导弹发射试验验证系统的设计与仿真验证了本平台的可行性和实用性。通过本文提出的基于参数化的特定领域仿真模型双向驱动接口、基于FMI标准的多领域仿真模型联合仿真方法与构建的多领域联合仿真平台为未来复杂系统装备的快速设计与仿真提供了一种新的方法和思路,可以大幅缩短复杂系统装备的设计周期、提高设计效率,降低研发成本。
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