mworks-自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺-航空脫密

1、自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺工業(yè)4.0關(guān)鍵支撐技術(shù)陳 路蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司項目經(jīng)理內(nèi)容提綱1. 工業(yè)與技術(shù)背景2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks3. MWorks與多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)在航空工業(yè)中的應(yīng)用4. MWorks航空模型庫產(chǎn)品5.MWorks對于航空工業(yè)的價值1. 工業(yè)與技術(shù)背景傳統(tǒng)的總體室指標分解-專業(yè)科室分系統(tǒng)設(shè)計-試制集成測試的模式難以滿足目前對研制效率的要求傳統(tǒng)的基于聯(lián)合仿真的多學科軟件信息集成方法不能提供多學科集成協(xié)同的普遍方法缺乏安全可靠的、可定制可擴展的、完全自主的工業(yè)設(shè)計仿真平臺需要與國家創(chuàng)新戰(zhàn)略相適應(yīng)的設(shè)計支撐技術(shù)與方法國防工業(yè)在設(shè)計與仿真上的需求與挑戰(zhàn)

2、 1. 工業(yè)與技術(shù)背景多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)的革命Modelica語言Modelica標準庫Modelica規(guī)范模型庫航空模型庫航天模型庫液壓模型庫模型庫建模編譯求解平臺工具航天產(chǎn)品航空產(chǎn)品兵器產(chǎn)品船舶產(chǎn)品工程產(chǎn)品多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真1. 工業(yè)與技術(shù)背景工業(yè)4.0的支撐技術(shù) 德國工業(yè)4.0:基于CPS（信息物理系統(tǒng)）的工業(yè)革命多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模平臺1. 工業(yè)與技術(shù)背景工業(yè)4.0的支撐技術(shù) Cyber-Physical System通信計算控制制造生產(chǎn)物流虛擬網(wǎng)絡(luò)物理實體統(tǒng)一表達/統(tǒng)一實現(xiàn)Modelica/SysML/FMI1. 工業(yè)與技術(shù)背景飛行器設(shè)備能源管理第五屆歐洲共同體計劃分析常規(guī)飛行器和未

3、來多電化飛行器裝置的功耗分析和優(yōu)化：覆蓋電源系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及氣動系統(tǒng)的功率分析和能源管理，優(yōu)化飛行器功率，以降低飛行器的燃油消耗。1. 工業(yè)與技術(shù)背景META-II(復雜異構(gòu)系統(tǒng)綜合設(shè)計與驗證方法) 與自適應(yīng)作戰(zhàn)車研制美國國防部高級研究計劃署(DARPA)1. 工業(yè)與技術(shù)背景太空探測器電力系統(tǒng)先進診斷和預(yù)測試驗臺應(yīng)用美國航空航天局艾姆斯研究中心用于太空探測器電力系統(tǒng)性能仿真及故障診斷和預(yù)測發(fā)電單元（Power Generation Unit），用于對蓄電池進行充電；蓄電單元（Power Storage Unit），包括電池組，延時繼電器和斷路保護器；配電單元（Power Distr

4、ibution Unit），包含兩個相同的負載箱。內(nèi)容提綱1. 工業(yè)與技術(shù)背景2. 自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks3. MWorks與多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)在國防工業(yè)中的應(yīng)用4. MWorks航空產(chǎn)品模型庫5. MWorks對于航空工業(yè)的價值2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorksMWorks：系統(tǒng)綜合設(shè)計與仿真驗證平臺基于國際多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模標準Modelica，提供模型交換標準支持多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真，提供系統(tǒng)總體方案設(shè)計支持支持復雜裝備系統(tǒng)級數(shù)字功能樣機，支持系統(tǒng)動態(tài)仿真與邏輯驗證支持基于模型的系統(tǒng)工程解決方案，為系統(tǒng)工程提供統(tǒng)一模型支撐2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks

5、MWorks體系結(jié)構(gòu)2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks多領(lǐng)域統(tǒng)一數(shù)字功能樣機.飛機整機航電系統(tǒng)起降系統(tǒng)動力系統(tǒng)收放系統(tǒng)剎車系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械系統(tǒng)液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)字功能樣機： 液壓：MWorks/Hydraulic 燃油：MWorks/Fluid 飛控：MWorks/Blocks 航電：MWorks/Electrical 電氣：MWorks/Machine 起降：MWorks/Mechanical方案驗證關(guān)鍵參數(shù)辨識工程模擬器支撐半實物仿真環(huán)境2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorksMWorks具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)13年平臺潛心研發(fā)，6年工

6、程深入應(yīng)用亞太地區(qū)同類技術(shù)唯一原廠商國家863重點項目產(chǎn)品，十一五科技部亮點項目自主獨立研發(fā)的核心穩(wěn)健積分方法，求解效率及穩(wěn)定性居國際同類產(chǎn)品之冠易用的界面操作、高效的分析求解，流暢支持大規(guī)模復雜產(chǎn)品建模與仿真（50萬）2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorksMWorks技術(shù)與國際同步MWorks全面支持Modelica規(guī)范3.2版本MWorks已經(jīng)列入Modelica官網(wǎng)工具目錄MWorks核心技術(shù)水平居于國際同類產(chǎn)品前列蘇州同元已經(jīng)成為國際Modelica協(xié)會組織會員蘇州同元積極參與Modelica標準發(fā)展規(guī)劃蘇州同元與德國、瑞典、澳地利模型供應(yīng)商緊密合作2.自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺M

7、WorksMWorks典型客戶內(nèi)容提綱1. 工業(yè)與技術(shù)背景2. 自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks3. MWorks與多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)在航空工業(yè)中的應(yīng)用4. MWorks航空產(chǎn)品模型庫5. MWorks對于國防工業(yè)的價值1. 工業(yè)與技術(shù)背景航空系統(tǒng)工程的支撐技術(shù) 子系統(tǒng)性能驗證 系統(tǒng)性能驗證 運行概念 需求分析 系統(tǒng)設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計部件設(shè)計部件驗證子系統(tǒng)驗證系統(tǒng)驗證需求驗證產(chǎn)品（虛擬或真實）功能分析 邏輯分析 物理設(shè)計 MBSE驅(qū)動基于仿真建模技術(shù)的多領(lǐng)域（機/電/液/控/磁/熱等）仿真技術(shù)和平臺子系統(tǒng)功能（性能）模型 組件仿真模型 系統(tǒng)功能（性能）模型 性能分析 性能驗證 部件性能驗證

8、靜態(tài)計算構(gòu)型設(shè)計動態(tài)仿真參數(shù)優(yōu)化試驗設(shè)計Modelica/FMI/SysML標準規(guī)范總體模型庫概念模型（方案模型）方案數(shù)據(jù)庫候選方案方案論證方案評估參數(shù)優(yōu)化方案設(shè)計系統(tǒng)分析報告生成1. 工業(yè)與技術(shù)背景航空系統(tǒng)工程的支撐技術(shù) 飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用飛控系統(tǒng)液壓系統(tǒng)燃油系統(tǒng)航電系統(tǒng)起落架系統(tǒng)電力系統(tǒng)單位名稱內(nèi)容民用航空液壓系統(tǒng)仿真計算MWorks、半物理民用航空液壓起落架數(shù)字化與半物理仿真驗證平臺MWorks、半物理民用航空XXX型號飛機飛控設(shè)備詳細建模及參數(shù)辨識多領(lǐng)域建模、半物理民用航空液壓能源和起落架系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試分析裝置物理硬件、軟件開發(fā)民用航空飛機液壓外場溫度測試系統(tǒng)物理硬件、軟件開發(fā)航空某所液壓

9、能源系統(tǒng)機電液控耦合仿真Mworks建模航空某所綜合機電系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)管理軟件軟件工具定制開發(fā)航空某所低溫防護仿真分析系統(tǒng)MWorks擴展飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機升降舵作動系統(tǒng)建模仿真2013.09 2014.05系統(tǒng)原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機升降舵作動系統(tǒng)建模仿真案例仿真分析結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)對比飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機升降舵作動系統(tǒng)建模仿真案例模型在線測試正常模式襟翼位置為15，空速CAS為170襟翼位置為25，空速CAS為170自由飛行狀態(tài)直接模式模式切換實時化模型的仿真結(jié)果則滿足要求工況相對誤差（%）FLAP 02.79FL

10、AP 21.11FLAP 31.07FLAP 40.94全工況3.953飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機YD/TC控制建模仿真2013.09 2014.05系統(tǒng)原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗飛控系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機YD/TC控制建模仿真2013.09 2014.05YD功能對比（-仿真，-試驗）YDTC功能對比（-仿真，-試驗）輸入舵面位置指令，故障注入信號，舵面實際響應(yīng)位置等數(shù)據(jù)，能夠準確的輸出監(jiān)控器觸發(fā)狀態(tài)。航電系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機舵面振蕩/瞬態(tài)監(jiān)控器建模仿真2013.09 2014.05系統(tǒng)原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗航電系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機

11、舵面振蕩/瞬態(tài)監(jiān)控器建模仿真仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)基于試驗數(shù)據(jù)將振蕩/瞬態(tài)故障數(shù)據(jù)輸入模塊接入系統(tǒng)模型得到仿真輸出，對比分析仿真輸出曲線與試驗曲線。液壓系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機液壓能源系統(tǒng)建模仿真2012.03 2012.09系統(tǒng)原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗系統(tǒng)單點故障不會危及飛機的飛行安全。同時為滿足適航標準CCAR25771中規(guī)定：“駕駛艙及其設(shè)備必須能使最小飛行組在執(zhí)行職責時不致過分專注或疲勞”液壓系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機液壓能源系統(tǒng)建模仿真仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)正常工況故障工況備份啟動燃油系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機燃油計量閥建模仿真2012.03 2012.09系統(tǒng)

12、原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗燃油流量計是發(fā)動機自動控制的核心部件。功用：根據(jù)油門桿位置改變發(fā)動機供油量。液壓系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機燃油計量閥建模仿真仿真結(jié)果分析流量計入口壓力(bar)流量計出口壓力(bar)流量計入口和出口壓差(bar)運放N7C的輸出電壓控制、電液子系統(tǒng)集成輸出流量控制、電子、電液子系統(tǒng)集成輸出流量起落架系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機液壓能源系統(tǒng)建模仿真2012.03 2012.09系統(tǒng)原理設(shè)計要求仿真試驗?zāi)Ｐ蛯崿F(xiàn)起落架系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機起落架系統(tǒng)建模仿真仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)200kg時收放作動筒兩腔壓力200kg時兩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角203kg時收放作

13、動筒兩腔壓力203kg時兩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角起落架系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機起落架系統(tǒng)建模仿真仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)41.8kg時收放作動筒兩腔壓力41.8kg時兩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角起落架放下故障示例電氣系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機交流電動泵建模仿真2012.03 2012.09系統(tǒng)原理模型實現(xiàn)設(shè)計要求仿真試驗電力系統(tǒng)工程應(yīng)用MWorks某型號飛機交流電動泵建模仿真仿真結(jié)果分析內(nèi)容提綱1. 工業(yè)與技術(shù)背景2. 自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks3. MWorks與多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)在國防工業(yè)中的應(yīng)用4. MWorks航空產(chǎn)品模型庫5. MWorks對于航空工業(yè)的價值4. MWorks航空應(yīng)用模型庫模

14、型庫研制與應(yīng)用框架4. MWorks航空應(yīng)用模型庫模型庫內(nèi)容4. MWorks航空應(yīng)用模型庫航空模型庫的應(yīng)用方式全數(shù)字仿真半實物仿真控制算法驗證控制邏輯驗證執(zhí)行機構(gòu)性能分析指標分解參數(shù)辨識故障診斷內(nèi)容提綱1. 工業(yè)與技術(shù)背景2. 自主創(chuàng)新的工業(yè)設(shè)計仿真平臺MWorks3. MWorks與多領(lǐng)域統(tǒng)一建模技術(shù)在國防工業(yè)中的應(yīng)用4. MWorks航空產(chǎn)品模型庫5. MWorks對于國防工業(yè)的價值4. MWorks對于國防工業(yè)的價值縮短研發(fā)周期：模型驅(qū)動的工程化快捷建模技術(shù)，提高建模效率降低研發(fā)成本：多專業(yè)無縫集成，降低協(xié)同開發(fā)的管理成本提高設(shè)計質(zhì)量 ：系統(tǒng)參數(shù)化分析、優(yōu)化為詳細設(shè)計提供科學合理的輸入提升創(chuàng)新能力：基于模型的知識積累與重用提升企業(yè)整體創(chuàng)新能力4. MWorks對于國防工業(yè)的價值為國防工業(yè)裝備不同粒度建模提供模型表達與模型交換標準為國防