[发明专利]基于物理-信息映射的动控系统可视化验证方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于物理‑信息映射的动控系统可视化验证方法及系统，该方法包括：建立动控系统的三维物理模型，基于Modelica语言搭建动控系统的二维信息模型；建立物理‑信息模型中的三维物理模型和二维信息模型的映射关系，形成动控系统的物理‑信息模型；将三维物理模型转换为基于Modelica语言的文件，将物理‑信息模型转换为动控系统的Modelica多体模型；调用基于Modelica的编译和求解器，对动控系统的Modelica多体模型进行仿真求解。由于在建立动控系统模型时结合了形成映射关系的三维物理模型和二维信息模型，将多个领域的特征均考虑在内，模型更加全面，仿真结果更加精确。

技术领域

本发明属于动控系统仿真验证领域，更具体地，涉及一种基于物理-信息映射的动控系统可视化验证方法和系统。

背景技术

空间站动力学与控制系统(简称：动控系统)是一个集机械、电气、液压、控制等不同工程领域于一体的多领域复杂系统，也是一个综合计算、网络和物理环境的信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)。随着空间探索任务的不断发展，空间站动控系统的结构和功能越来越复杂，技术发展越来越迅猛，提高系统的精度、稳定性和可控性是一项重要的任务，因此，在设计动控系统时，需通过建模仿真的方式进行验证。目前，可以通过三维参数化建立物理三维模型实现仿真和可视化验证，然而，由于动控系统涉及多领域，仅进行单领域物理建模仿真，其仿真结果并不准确。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于物理-信息映射的动控系统可视化验证方法和系统，其目的在于在建模时充分考虑多个领域的特征，使建模更加全面，以提高仿真结果的可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于物理-信息映射的动控系统可视化验证方法，其包括：

建立动控系统的三维物理模型，基于Modelica语言搭建动控系统的二维信息模型；

建立所述物理-信息模型中的三维物理模型和二维信息模型的映射关系，形成动控系统的物理-信息模型；

将三维物理模型转换为基于Modelica语言的文件，将物理-信息模型转换为动控系统的Modelica多体模型；

调用基于Modelica的编译和求解器，对动控系统的Modelica多体模型进行仿真求解。

优选地，对动控系统的Modelica多体模型进行仿真求解后，将仿真结果反馈至物理-信息模型，驱动三维物理模型进行动态三维动画展示。

优选地，建立动控系统的三维物理模型，包括，基于三维CAD平台，通过三维设计，直观地构建动控系统的三维物理模型。

优选地，所述三维物理模型包括综合机械零部件、气动机体、液压机体的三维模型，所述二维信息模型包括综合控制、电力电子电路，芯片DSP代码，液压原理方程、气动原理方程、数据及软件的信息模型。

优选的，建立所述物理-信息模型中的三维物理模型和二维信息模型的映射关系，包括，三维物理模型和二维信息模型采用接口的方式进行对接，以将二维信息模型中的数据传递至三维物理模型中，驱动三维物理模型运动。

优选地，所述接口包括机械运动副接口、电气接口、液压接口、控制接口。

优选地，将三维物理模型转换为基于Modelica语言的文件，包括，

获取Modelica物理模型库，所述Modelica物理模型库包括与不同三维物理模型一一对应的Modelica语言文件；

提取当前三维物理模型的零部件和装配体的特征并与Modelica物理模型库中基于Modelica语言表达的三维物理模型进行匹配，调用匹配成功的三维物理模型所对应的Modelica语言文件。