基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架设计与开发
这是一篇关于数字孪生,MBSE,虚拟样机,模型驱动,协同仿真的论文, 主要内容为随着信息技术和智能化装备的快速发展,各军事强国开始使用数字化手段对新型装备进行研制,如何有效提高装备效能、降低研发成本、缩短周期一直是复杂装备研制中的难题。为了提高装备研制流程中设计与验证环节的规范性与可信度,本文将数字孪生(Digital Twin)理念与基于模型的系统工程(Model-based Systems Engineering,以下简称MBSE)思维引入复杂装备的研制流程中,提出一种基于模型的数字孪生体构建方法,设计并开发了一套基于数字孪生的可视化集成框架,实现了复杂装备的虚实性能验证与快速预测,为装备的设计与性能优化提供了一种数字化解决方案。本文首先研究了数字化设计的关键技术,从“模型”与“仿真”两个角度对MBSE、数字样机、数字孪生等技术进行了研究,为集成框架的设计打下基础,从数字孪生“构建标准”与“五维模型”等相关理论出发,设计了面向导弹系统的数字孪生体,并明确了数字孪生体的构建准则。其次,通过MBSE中的面向对象建模方法,以模块化的方式剖析了导弹数字孪生体的层次架构,并建立了导弹孪生体的“需求-功能-性能”模型,实现了设计阶段需求、功能与性能的相互转化。再次,利用模型驱动、虚实融合、协同仿真等技术将数据、模型、流程相互融合的方法,设计并开发了基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架,实现了导弹数字孪生体功能与性能的快速预测。最后,利用实测数据驱动孪生体进行仿真对比,验证了系统的可行性与实用性。通过本文提出的基于模型的数字孪生体设计方法与基于数字孪生的可视化集成框架,能够优化导弹结构、布局与飞控系统的设计,可有效提高设计效率、降低成本,为未来新型复杂系统装备的快速研发提供了新的思路与数字化手段。
基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架设计与开发
这是一篇关于数字孪生,MBSE,虚拟样机,模型驱动,协同仿真的论文, 主要内容为随着信息技术和智能化装备的快速发展,各军事强国开始使用数字化手段对新型装备进行研制,如何有效提高装备效能、降低研发成本、缩短周期一直是复杂装备研制中的难题。为了提高装备研制流程中设计与验证环节的规范性与可信度,本文将数字孪生(Digital Twin)理念与基于模型的系统工程(Model-based Systems Engineering,以下简称MBSE)思维引入复杂装备的研制流程中,提出一种基于模型的数字孪生体构建方法,设计并开发了一套基于数字孪生的可视化集成框架,实现了复杂装备的虚实性能验证与快速预测,为装备的设计与性能优化提供了一种数字化解决方案。本文首先研究了数字化设计的关键技术,从“模型”与“仿真”两个角度对MBSE、数字样机、数字孪生等技术进行了研究,为集成框架的设计打下基础,从数字孪生“构建标准”与“五维模型”等相关理论出发,设计了面向导弹系统的数字孪生体,并明确了数字孪生体的构建准则。其次,通过MBSE中的面向对象建模方法,以模块化的方式剖析了导弹数字孪生体的层次架构,并建立了导弹孪生体的“需求-功能-性能”模型,实现了设计阶段需求、功能与性能的相互转化。再次,利用模型驱动、虚实融合、协同仿真等技术将数据、模型、流程相互融合的方法,设计并开发了基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架,实现了导弹数字孪生体功能与性能的快速预测。最后,利用实测数据驱动孪生体进行仿真对比,验证了系统的可行性与实用性。通过本文提出的基于模型的数字孪生体设计方法与基于数字孪生的可视化集成框架,能够优化导弹结构、布局与飞控系统的设计,可有效提高设计效率、降低成本,为未来新型复杂系统装备的快速研发提供了新的思路与数字化手段。
基于WEB的产品定制与仿真系统研究
这是一篇关于大规模定制,产品配置,协同仿真,WEB仿真,振动压路机的论文, 主要内容为随着制造技术的飞速发展,制造业由大规模生产方式向定制化生产方式转变,以WEB技术为代表的信息技术的飞速发展和应用使得基于WEB的产品定制成为现实。利用仿真技术对定制产品进行仿真,可以满足客户了解产品性能的要求,提高定制服务质量。结合WEB技术、产品定制和仿真技术的基于WEB的产品定制与仿真系统,在为WEB客户提供产品定制的同时可以进行定制产品的性能仿真,提高了产品定制的效率和客户满意度,也为企业赢得了效益。 本文分析了基于WEB的产品定制与仿真系统的技术背景与现实需求,概括了基于WEB的产品定制与仿真技术的研究现状,提出了研究内容和主要目标;在系统功能分析的基础上,提出了系统的体系框架,并对关键技术进行了分析和阐述;分析了基于WEB的定制系统的功能结构,研究了客户驱动的模块化产品配置技术,并对定制系统数据管理、协同工具和可视化技术等问题进行探讨;分析了基于WEB仿真系统的功能结构,探讨了基于WEB的仿真和协同仿真实现方法,对基于WEB的Matlab与Adams协同仿真实现技术进行研究,并提出了一个C/S结构的WEB定制与仿真的支持系统,实现对产品定制与仿真系统中定制支持团队的人员、项目、过程和数据、模型的管理与支持;在理论研究基础上利用JSP技术对基于WEB产品定制与仿真系统进行了初步开发,并在C++Builder6.0环境中实现了基于WEB产品定制与仿真的支持系统,利用振动压路机进行了实例验证。
抗辐射加固数字化仿真平台上中间件的设计与实现
这是一篇关于抗辐射加固,中间件,转换,协同仿真,自动化的论文, 主要内容为为保证电子系统、仪器等在辐射环境下也能可靠的工作,需要依据辐射效应数值对它们进行抗辐射加固。当前我国航天工程和微电子技术发展迅速,对器件、电路及系统的辐射效应数值计算和多学科协同仿真技术提出了更高的要求。一个完整的抗辐射加固仿真流程往往涉及了多个学科、跨越了多个领域,这就需要多个仿真系统进行分布式协同工作来完成仿真,而要实现协同仿真需要解决两个关键问题,一是分布异构系统上不同仿真节点通信和远程调用的问题,二是不同仿真软件间由于输入输出格式不同造成的软件间不互通的问题。本文的研究目的就是在现有抗辐射加固数字化仿真平台与运行在平台上的仿真服务之间,设计和实现一个中间件系统解决这两个关键问题,在平台上实现抗辐射加固领域各个仿真服务的协同自动化工作。通过对现有技术的探索和对抗辐射加固多个仿真软件输入输出格式的研究,本文采用了中间件技术来设计和实现抗辐射加固数字化仿真平台的协同自动化仿真,所做的研究工作包括:一、利用消息中间件技术设计并实现了基于“总线-组件”架构的抗辐射加固数字化仿真平台中间件系统,提出了基于微服务和消息总线的中间件架构,实现了不同仿真节点的通信和远程调用。二、提出了统一的通用中间件接口规范,使得领域内其他仿真软件也能容易的挂载到消息总线上,加入到协同仿真平台。三、研究了参与抗辐射加固仿真相关软件的输入输出格式,针对具体的仿真软件输入输出文件格式进行了数据转换算法的研究和实现,解决了抗辐射加固仿真软件间不互通的问题。重点解决了转换难度较大的ProE输出模型到MCNP软件输入数据的转换问题。并且基于通用中间件接口规范实现了ProE和MCNP的转换中间件,验证了中间件接口规范的正确性和中间件实现仿真流程自动化的可行性。本文设计并实现的抗辐射加固数字化仿真平台中间件解决了分布式异构平台上各个仿真节点间的通信问题和仿真软件间数据不互通的问题。平台中间件在消息传递时具备可靠性和高效性,能够满足多人并行的在抗辐射加固数字化仿真平台上执行仿真任务的需求。经过测试,本文设计并实现的中间件是能够协助抗辐射加固平台实现协同、自动化仿真的,并在一定程度上提高抗辐射加固仿真的效率,进而促进抗辐射加固领域多学科的融合与发展。
基于分布式架构的流程工业仿真平台的设计与实现
这是一篇关于流程工业,协同仿真,分布式,FMI的论文, 主要内容为随着工业自动化的发展,传统工业生产工厂逐步走向自动化和智能化,其中,工业仿真技术在工业各环节中的重要性日益凸显。但是随着信息技术的发展和研究的不断深入,我们逐步发现在工业仿真领域仍存在较多问题,如仿真软件专业性较强且多不支持多用户同时在线仿真等。因此,本文以流程工业仿真和自动化控制为背景,提出了一种针对流程工业的仿真方法,同时设计并实现了基于分布式架构的流程工业仿真平台。本课题首先通过流程工业相关项目总结及文献研究,提出了流程工业仿真平台的功能性需求和非功能性需求。根据需求分析,将流程工业的仿真方法分为仿真对象构建-流程搭建-交互仿真-数据查看四个步骤,其次根据这四个步骤进行了功能模块的划分,分别为仿真对象构建模块、流程搭建模块、交互仿真模块、数据分析模块和管理员模块。在各个功能模块的设计与实现过程中,本课题设计仿真通用模版,归纳工业组件进行仿真对象的构建。基于系统动力学仿真方法建立工艺流程,进行仿真建模,并在交互仿真过程中基于FMI(Functional Mock-up Interface)设计了协同仿真方法。最后对仿真过程数据进行了可视化演示。为了提升用户体验和实时仿真性能,本课题采用PHPRPC作为分布式RPC框架,ZooKeeper作为注册中心,将系统中不同功能分别开发成相互独立的微服务,降低整个系统的耦合性。采用Redis作为缓存系统,提高实时仿真过程中的响应速度。最后,本课题根据聚羧酸减水剂自动化生产线的实际案例,在仿真平台上完成仿真功能,并进行各个功能的用例测试,确保仿真平台的可用性和可靠性。流程工业仿真平台为用户提供了简易的仿真操作,面向用户不仅仅局限于工厂管理者和开发人员。普通操作员可基于仿真平台进行学习训练,同时仿真平台为控制软件开发人员提供了项目仿真、初始化程序构建和客户沟通的平台。从而缩短了50%的系统开发时间。
基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
这是一篇关于协同仿真,硬件仿真加速器,VIP,事务级,AXI4的论文, 主要内容为随着芯片功能和结构复杂度的不断提升,芯片开发过程日益规范化。芯片验证技术是保证芯片能够成功流片的关键技术之一,对于芯片开发有着举足轻重的意义。在芯片验证领域中,基于传统软件模拟仿真的验证技术具有顺序执行特性且需要信号时钟同步,导致了传统验证过程占据了芯片开发周期中70%以上的时间,难以满足现今超大规模集成电路项目的开发需要。因此,在软件模拟仿真的基础上,基于硬件仿真加速的软硬件协同验证方法得到了快速发展。基于上述分析,以国产硬件仿真加速器EMU-1000为研究基础,提出了一种SCEMI协议栈的具体实现方案。在此基础上,设计并实现了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,有效提高了基于AXI4协议的IP核验证效率。主要工作包括以下几个方面:1.对目前主流仿真加速技术展开了深入研究,总结了软件模拟、协同模拟和协同仿真等技术的优缺点,为后续的研究工作奠定了基础。首先介绍了软硬件协同仿真技术加速的原理,并分析了事务级软硬件协同仿真在通信传输上的优势,然后阐述了硬件仿真加速器系统。其次,研究了SCE-MI标准协同仿真建模接口技术,并深入分析了SCE-MI协议中的软硬件交互通道。最后,总结了AXI4总线的分类、通道信号、握手机制和基本读写传输技术。2.基于前文的理论研究,提出了一种SCE-MI协议栈中硬件端的具体实现方案,设计了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,并详细分析了硬件端事务处理器的实现细节。具体而言,针对SCE-MI硬件端的实现方案,主要设计了时序模块、Macro-based、Pipe-based和Function-based的硬件端逻辑。其次,设计了AXI4-Full Master、AXI4-Full Slave、AXI4-Lite Master、AXI4-Lite Slave、AXI4-Stream Master、AXI4-Stream Slave六个事务级VIP的软硬件协同框架。最后以AXI4-Full Master VIP为例,实例化分析了硬件端事务处理器的实现细节。3.基于协同仿真验证理论,提出了一种SCE-MI协议栈中软件端的具体实现方案,设计了软件端事务代理和Testbench。具体而言,针对SCE-MI软件端的实现方案,主要设计了Macro-based、Pipe-based和Function-based等部分的软件端。其次,以AXI4-Full Master VIP为例,分析了软件端事务代理中API函数和软件端Testbench的实现细节。4.对设计的基于软硬件协同仿真的AXI4-Full Master VIP进行了功能和性能上的评估。实验结果表明,设计的VIP实现了功能全覆盖,同时相比于基于软件模拟的VIP在仿真加速比上获得了44倍的性能提升。此外,设计的VIP实际最大仿真频率达到了5MHz,满足设计要求。
基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
这是一篇关于协同仿真,硬件仿真加速器,VIP,事务级,AXI4的论文, 主要内容为随着芯片功能和结构复杂度的不断提升,芯片开发过程日益规范化。芯片验证技术是保证芯片能够成功流片的关键技术之一,对于芯片开发有着举足轻重的意义。在芯片验证领域中,基于传统软件模拟仿真的验证技术具有顺序执行特性且需要信号时钟同步,导致了传统验证过程占据了芯片开发周期中70%以上的时间,难以满足现今超大规模集成电路项目的开发需要。因此,在软件模拟仿真的基础上,基于硬件仿真加速的软硬件协同验证方法得到了快速发展。基于上述分析,以国产硬件仿真加速器EMU-1000为研究基础,提出了一种SCEMI协议栈的具体实现方案。在此基础上,设计并实现了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,有效提高了基于AXI4协议的IP核验证效率。主要工作包括以下几个方面:1.对目前主流仿真加速技术展开了深入研究,总结了软件模拟、协同模拟和协同仿真等技术的优缺点,为后续的研究工作奠定了基础。首先介绍了软硬件协同仿真技术加速的原理,并分析了事务级软硬件协同仿真在通信传输上的优势,然后阐述了硬件仿真加速器系统。其次,研究了SCE-MI标准协同仿真建模接口技术,并深入分析了SCE-MI协议中的软硬件交互通道。最后,总结了AXI4总线的分类、通道信号、握手机制和基本读写传输技术。2.基于前文的理论研究,提出了一种SCE-MI协议栈中硬件端的具体实现方案,设计了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,并详细分析了硬件端事务处理器的实现细节。具体而言,针对SCE-MI硬件端的实现方案,主要设计了时序模块、Macro-based、Pipe-based和Function-based的硬件端逻辑。其次,设计了AXI4-Full Master、AXI4-Full Slave、AXI4-Lite Master、AXI4-Lite Slave、AXI4-Stream Master、AXI4-Stream Slave六个事务级VIP的软硬件协同框架。最后以AXI4-Full Master VIP为例,实例化分析了硬件端事务处理器的实现细节。3.基于协同仿真验证理论,提出了一种SCE-MI协议栈中软件端的具体实现方案,设计了软件端事务代理和Testbench。具体而言,针对SCE-MI软件端的实现方案,主要设计了Macro-based、Pipe-based和Function-based等部分的软件端。其次,以AXI4-Full Master VIP为例,分析了软件端事务代理中API函数和软件端Testbench的实现细节。4.对设计的基于软硬件协同仿真的AXI4-Full Master VIP进行了功能和性能上的评估。实验结果表明,设计的VIP实现了功能全覆盖,同时相比于基于软件模拟的VIP在仿真加速比上获得了44倍的性能提升。此外,设计的VIP实际最大仿真频率达到了5MHz,满足设计要求。
基于软硬件协同仿真的AXI4 VIP的设计与验证
这是一篇关于协同仿真,硬件仿真加速器,VIP,事务级,AXI4的论文, 主要内容为随着芯片功能和结构复杂度的不断提升,芯片开发过程日益规范化。芯片验证技术是保证芯片能够成功流片的关键技术之一,对于芯片开发有着举足轻重的意义。在芯片验证领域中,基于传统软件模拟仿真的验证技术具有顺序执行特性且需要信号时钟同步,导致了传统验证过程占据了芯片开发周期中70%以上的时间,难以满足现今超大规模集成电路项目的开发需要。因此,在软件模拟仿真的基础上,基于硬件仿真加速的软硬件协同验证方法得到了快速发展。基于上述分析,以国产硬件仿真加速器EMU-1000为研究基础,提出了一种SCEMI协议栈的具体实现方案。在此基础上,设计并实现了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,有效提高了基于AXI4协议的IP核验证效率。主要工作包括以下几个方面:1.对目前主流仿真加速技术展开了深入研究,总结了软件模拟、协同模拟和协同仿真等技术的优缺点,为后续的研究工作奠定了基础。首先介绍了软硬件协同仿真技术加速的原理,并分析了事务级软硬件协同仿真在通信传输上的优势,然后阐述了硬件仿真加速器系统。其次,研究了SCE-MI标准协同仿真建模接口技术,并深入分析了SCE-MI协议中的软硬件交互通道。最后,总结了AXI4总线的分类、通道信号、握手机制和基本读写传输技术。2.基于前文的理论研究,提出了一种SCE-MI协议栈中硬件端的具体实现方案,设计了基于软硬件协同仿真的AXI4事务级VIP软硬件协同框架,并详细分析了硬件端事务处理器的实现细节。具体而言,针对SCE-MI硬件端的实现方案,主要设计了时序模块、Macro-based、Pipe-based和Function-based的硬件端逻辑。其次,设计了AXI4-Full Master、AXI4-Full Slave、AXI4-Lite Master、AXI4-Lite Slave、AXI4-Stream Master、AXI4-Stream Slave六个事务级VIP的软硬件协同框架。最后以AXI4-Full Master VIP为例,实例化分析了硬件端事务处理器的实现细节。3.基于协同仿真验证理论,提出了一种SCE-MI协议栈中软件端的具体实现方案,设计了软件端事务代理和Testbench。具体而言,针对SCE-MI软件端的实现方案,主要设计了Macro-based、Pipe-based和Function-based等部分的软件端。其次,以AXI4-Full Master VIP为例,分析了软件端事务代理中API函数和软件端Testbench的实现细节。4.对设计的基于软硬件协同仿真的AXI4-Full Master VIP进行了功能和性能上的评估。实验结果表明,设计的VIP实现了功能全覆盖,同时相比于基于软件模拟的VIP在仿真加速比上获得了44倍的性能提升。此外,设计的VIP实际最大仿真频率达到了5MHz,满足设计要求。
基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架设计与开发
这是一篇关于数字孪生,MBSE,虚拟样机,模型驱动,协同仿真的论文, 主要内容为随着信息技术和智能化装备的快速发展,各军事强国开始使用数字化手段对新型装备进行研制,如何有效提高装备效能、降低研发成本、缩短周期一直是复杂装备研制中的难题。为了提高装备研制流程中设计与验证环节的规范性与可信度,本文将数字孪生(Digital Twin)理念与基于模型的系统工程(Model-based Systems Engineering,以下简称MBSE)思维引入复杂装备的研制流程中,提出一种基于模型的数字孪生体构建方法,设计并开发了一套基于数字孪生的可视化集成框架,实现了复杂装备的虚实性能验证与快速预测,为装备的设计与性能优化提供了一种数字化解决方案。本文首先研究了数字化设计的关键技术,从“模型”与“仿真”两个角度对MBSE、数字样机、数字孪生等技术进行了研究,为集成框架的设计打下基础,从数字孪生“构建标准”与“五维模型”等相关理论出发,设计了面向导弹系统的数字孪生体,并明确了数字孪生体的构建准则。其次,通过MBSE中的面向对象建模方法,以模块化的方式剖析了导弹数字孪生体的层次架构,并建立了导弹孪生体的“需求-功能-性能”模型,实现了设计阶段需求、功能与性能的相互转化。再次,利用模型驱动、虚实融合、协同仿真等技术将数据、模型、流程相互融合的方法,设计并开发了基于数字孪生的导弹样机可视化集成框架,实现了导弹数字孪生体功能与性能的快速预测。最后,利用实测数据驱动孪生体进行仿真对比,验证了系统的可行性与实用性。通过本文提出的基于模型的数字孪生体设计方法与基于数字孪生的可视化集成框架,能够优化导弹结构、布局与飞控系统的设计,可有效提高设计效率、降低成本,为未来新型复杂系统装备的快速研发提供了新的思路与数字化手段。
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