飞控系统数字化设计中面向工程的模型重用与管理技术

论文摘要

随着飞机越来越复杂、以及计算机性能的不断提高，为了提高飞机的设计效率，我国航空工业系统提出了“飞机数字化工程”的设计理念，本课题组在此背景下以Rhapsody和Simulink为核心设计搭建了一个飞控系统数字化设计初级平台。本文即在该平台的基础上，为了提高飞控系统的设计效率，研究了如何从已设计的飞控系统中挖掘可重用模型并应用到新的飞控系统设计中。本文的主要内容如下：首先，在分析数字化设计初级平台中的软件结构和数据模型基础上，研究了模型重用在该平台中实现的可行性。指出了单纯依赖设计平台无法有效地实现模型重用的弊端，提出了开发重用模型管理系统的必要性。其次，研究了不依赖设计环境获取飞控模型的方法，即从工程描述文件中获取模型数据的方法。鉴于描述文件的内容采用文本形式记录，本文在保留原有飞控模型关系的条件下研究并设计了从描述文件中读取飞控模型的结点结构和提取算法。再次，为了便于管理从描述文件中提取的飞控模型信息，本文完成了用于存储此类信息的后台数据库的设计；同时设计开发了操作和处理重用模型的交互环境，包括用例模型、静态模型、交互模型等多种模型管理模块。最后，针对案例无人机Predator飞行控制系统纵向运动控制逻辑，在模型管理系统提供支持和引导下，完成了对其的重用设计，开发出了PredatorⅡ的飞行控制系统纵向运动控制逻辑。由PredatorⅡ的飞行控制系统设计的成果验证了模型管理系统在支持飞控系统模型重用设计的性能。经验证，PredatorⅡ飞行控制系统的设计达到了用户提出的要求；同时也验证模型管理系统能够有效地管理数字化设计初级平台中的模型数据、挖掘潜在的重用模型，能够引导设计人员完成飞控系统的模型重用设计，能够为飞控模型重用在数字化设计初级平台中的应用启到重要的促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 数字化相关技术研究现状
• 1.2.1 虚拟样机的研究现状
• 1.2.2 工程重用研究现状
• 1.2.3 模型管理研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 飞控系统数字化设计中的模型重用研究
• 2.1 数字化设计环境
• 2.2 数字化设计过程模型
• 2.2.1 控制逻辑需求分析
• 2.2.2 控制逻辑系统分析
• 2.2.3 控制逻辑系统设计
• 2.2.4 控制逻辑功能验证
• 2.3 飞控系统数字化设计的模型重用
• 2.3.1 模型重用的实现依据
• 2.3.2 实现模型重用的关键问题
• 第三章 飞控模型提取方法研究
• 3.1 飞控模型记录格式研究
• 3.1.1 飞控模型的组信息格式
• 3.1.2 飞控模型的字段信息格式
• 3.2 提取飞控模型的数据结构及算法研究
• 3.2.1 提取飞控模型的数据结构
• 3.2.2 提取飞控模型的算法
• 3.3 飞控模型搜索方法研究
• 第四章 飞控模型管理系统的设计与实现
• 4.1 飞控模型管理系统的设计环境
• 4.1.1 体系结构
• 4.1.2 数据库管理系统
• 4.1.3 交互环境开发工具
• 4.1.4 前后台通讯方式
• 4.2 飞控模型管理数据库设计
• 4.2.1 数据库开发流程
• 4.2.2 概念数据建模阶段采用的模型方法
• 4.2.3 飞控模型的概念数据建模
• 4.2.4 飞控模型的逻辑设计建模
• 4.2.5 创建飞控模型表的数据类型及语法
• 4.2.6 创建飞控模型表的实例及结果
• 4.3 飞控模型管理系统交互环境设计
• 4.3.1 交互环境的需求分析
• 4.3.2 交互环境的系统分析
• 4.3.3 交互环境的功能实现
• 第五章 飞控模型重用与管理技术的测试与验证
• 5.1 PredatorⅡ的需求分析
• 5.2 PredatorⅡ的系统分析
• 5.2.1 predatorⅡ静态模型建模
• 5.2.2 predatorⅡ交互模型建模
• 5.2.3 predatorⅡ状态模型建模
• 5.3 PredatorⅡ的系统设计
• 5.4 PredatorⅡ的功能测试
• 5.4.1 测试任务
• 5.4.2 测试结果
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文