基于SysML的多域复杂机电产品系统层建模与仿真集成研究.pdf

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1、、ADisertationSubmitedtoZhejiangUniversityfortheDegreeofUn1VerS1tVtOrtneUegree0士MasterofEngineering⑧T工TLE：至旦主叟g!垒主至Q旦Q至SY墨主皇堕二!皇y皇里丛Q鱼皇!至垒g垒垒亟墨呈堡堕!垒主iQ旦Q至丛望里主至二鱼Q堡垒至nAuthor：CaoYue乙aOYUeSupervisor：Prof．YushengLiu3UperVlSOr：rrOt．YUSnengL1USubject：C011ege：SubmittedDat

2、e：2011．1．5独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝至三盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝’江盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和

3、借阅。本人授权逝姿太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字同期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：摘要随着机电系统复杂性的日益增加，系统层设计已成为复杂机电系统开发过程中不可缺少的环节。基于模型的系统工程(MBSE)及其标准建模语言SysML为系统层设计提供了一定的支持。然而，由于复杂机电系统自身的特点，使得SysML这一通用建模语言无法直

4、接应用于其系统建模中。本文从复杂机电系统设计的需求出发，为其系统层建模与仿真提供了一套较完整的解决思路。本文首先分析了复杂机电系统建模的需求，即混合行为建模、多领域建模以及模型的自动验证。讨论了当前基于SysML的建模方法存在的不足，并提出本文的研究思路。在建模方面，复杂机电系统的行为包含时间连续行为、基于事件的离散行为以及混合行为三种类型，并且涉及控制、机械等多领域子系统的互连。本文针对复杂机电系统多领域、多行为的特点，对SysML语言进行扩展，提出了统一行为建模语言UBML。该语言提出有序参数图(SPD)并基于混合状态

5、机理论为混合行为建模提供支持；在此基础上，分别基于IEC61499标准以及动力学理论对控制子系统和广义机械子系统的行为提供了具体的建模支持。基于该语言，建立了层次化、多视图的统一行为模型。由于系统设计模型的复杂性，很难基于静态的模型验证设计的正确性。为支持设计模型的动态验证，本文采用基于TripleGraphGra咖ar(TGG)的模型转换方法，在uBML与仿真建模语言之间建立了双向转换关系，使基于UBML的行为模型可以自动转换生成仿真模型，为设计模型的自动仿真提供支持。在上述工作的基础上，本文创建了UBML建模元素包以及

6、UBML—Simulink模型转换工具。在这些工具的支持下，以倒摆系统为例，实现了复杂机电系统建模和仿真过程。关键词：混和行为建模，IEC61499，系统动力学，SysML，基于模型的系统工程，仿真，Simulink，模型转换AbstractAsthecomplexityofmechatronicsystemsincreasing，system-leVeldesignhasbecomea11indispensablephfaseofthecomplicatedmechatrollicsystem(CMS)deVelopme

7、nt．Model-basedsystemsengineering(MBSE)anditsstandardmodelinglanguage，SysML，haveproVidedcertainsupportforsystem-leVeldesign．HoweVer，becauseofthespecificcharacteristicsoftheCMS，thegeneralSysMLcallIlotbeuseddirectlyforitsmodeling．Inthispaper，motiVatedbytherequirement

8、sofCMSdesign，arelativelycompletesolutionisproposedforsystemmodelingandsimulationoftheCMS．Inthispaper，wefirstlyaJlalyzetherequirementsofCMSmodeling，i．e．h