參數(shù)綁定的案例
Cg ，你好！------Cg編程入門編（OpenGL）
首先，把CG頭文件包含到你的程序中：
#include <Cg/cg.h>
#include <Cg/cgGL.h>
接著，增加一些用來保存著色器入口地址的變量：
static CGcontext Context = NULL;
static CGprogram VertexProgram = NULL;
以及一些著色參數(shù)的地址變量，在初始化著色器之后，這些地址變量將通過使用“CGparameters”與具體參數(shù)綁定在一起。
static CGparameter KdParam = NULL;
static CGparameter ModelViewProjParam = NULL;
static CGparameter VertexColorParam = NULL;
最后指定頂點(diǎn)著色用到的profile:
static CGprofile VertexProfile = CG_PROFILE_VP20;
2、初始化CG
程序中，初始化OpenGL這后，接著要對(duì)CG進(jìn)行初始化。
首先，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)著色上下文，一個(gè)程序中有一個(gè)著色上下文（context）就可以了，所有要用到的著色器都將會(huì)共享這一個(gè)上下文。
Context = cgCreateContext();
其次，通過給上下文指定著色器文件名以及著色器類型（這里是頂點(diǎn)著色），把一個(gè)頂點(diǎn)著色器加到著色上下文中去。
VertexProgram = cgCreateProgramFromFile(Context,
CG_SOURCE, "vertexShader.cg",
VertexProfile,
NULL, NULL);
只有在頂點(diǎn)著色器被成功創(chuàng)建之后，著色器的代碼才被真正地載入到程序中來，與此同時(shí)，各種著色參數(shù)地址也最終與著色器中的參數(shù)綁定在一起。
展開 MBSE建模學(xué)習(xí)之九：參數(shù)圖及其仿真
參數(shù)圖
（
ParametricDiagram
）
參數(shù)圖是
SysML
增加的一種專門用于系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算的圖。參數(shù)圖本質(zhì)上是一個(gè)特殊的內(nèi)部模塊圖，它主要表示模塊的約束中的參數(shù)和模塊的屬性之間綁定關(guān)系。這里“綁定”的意思，可以理解為變量的“代入”。參數(shù)圖中通過綁定連接器把值屬性和約束的約束參數(shù)連起來，參數(shù)圖仿真的時(shí)候就把值屬性的值代入到約束的表達(dá)式方程中進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果返回到對(duì)應(yīng)的屬性。不過這個(gè)“屬性值”和“約束參數(shù)值”代入計(jì)算、結(jié)果再返回到“屬性值”的概念，是通過仿真過程類型的實(shí)例化、屬性（
property
）生成“槽”（
slot
），對(duì)“槽”賦值來實(shí)現(xiàn)的。以下我們通過參數(shù)圖中的各種元素的意義、仿真的實(shí)際過程來說明這個(gè)原理，以及如何進(jìn)行仿真。
建立仿真的語境
SysML
的仿真方法是對(duì)“類”模型的實(shí)例化。我們建立的“模型”主要是建立了一套“類”以及它們相互的關(guān)系。在
SysML
中，對(duì)系統(tǒng)建模主要是使用“模塊”（
Block
，是對(duì)類
--Class
的擴(kuò)展）類。仿真過程中所謂的實(shí)例化，是生成用戶建立的“模塊”的實(shí)例。在模型中，用“實(shí)例說明”（
Instance Specification
）來表示一個(gè)實(shí)例。“實(shí)例說明”的“類目”是這個(gè)模塊，“實(shí)例說明”的“槽”（
Slot
）對(duì)應(yīng)模塊每個(gè)屬性。每個(gè)槽有一個(gè)“值”，這個(gè)“值”又是對(duì)應(yīng)屬性的類型的實(shí)例。如果屬性有默認(rèn)值的話，當(dāng)生成槽的時(shí)候，這個(gè)默認(rèn)值作為槽的初始值。如果在內(nèi)部模塊圖中指定了屬性的初始值，初始值比默認(rèn)值優(yōu)先。
下面這個(gè)案例中定義了“電動(dòng)牙刷系統(tǒng)”，它有五個(gè)子系統(tǒng)。
展開 行業(yè)案例 | MBSE解決方案（五）：基于SysML的設(shè)備級(jí)建模與多學(xué)科聯(lián)合仿真
仿真場景圖的作用體現(xiàn)如下：
? 導(dǎo)入伺服液壓系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)模型；
? 導(dǎo)入通過modelbus綁定的多學(xué)科模型（AMESim液壓系統(tǒng)模型和REU伺服控制模塊Simulink模型）；
? 導(dǎo)入用于展現(xiàn)人機(jī)交互的UI模型；
? 通過連線關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯模型與物理模型的參數(shù)綁定。
各模型之間的聯(lián)合仿真接口數(shù)據(jù)交互關(guān)系主要為：狀態(tài)機(jī)提供伺服指令和鎖信號(hào)給模型總線，收到模型總線返回的活塞位移和液壓壓力指標(biāo)。
包含離散信號(hào)和連續(xù)參數(shù)的聯(lián)合仿真
在聯(lián)合仿真過程中，首先通過UI模型提供外部激勵(lì)給狀態(tài)機(jī)模型（通電、開鎖），實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)及信號(hào)發(fā)送。
同時(shí)，AMESim液壓系統(tǒng)模型中的電磁閥接收狀態(tài)機(jī)指令（對(duì)應(yīng)解鎖信號(hào)為0或1）控制模態(tài)選擇閥換向，伺服閥控制方向舵作動(dòng)器按REU給定的PID控制指令動(dòng)作。在此過程中，液壓系統(tǒng)模型上傳到模型總線的數(shù)據(jù)為作動(dòng)器位移和液壓系統(tǒng)壓力，從模型總線接收的數(shù)據(jù)為伺服閥的PID控制信號(hào)和電磁閥的鎖信號(hào)。
狀態(tài)機(jī)發(fā)出伸出、收回的指令信號(hào)（對(duì)應(yīng)控制信號(hào)為0或1），由作動(dòng)器輸出的位移通過負(fù)反饋由PID控制作動(dòng)器按指定位移100mm伸出、收回。在此過程中，Simulink控制系統(tǒng)模型上傳到模型總線的數(shù)據(jù)為PID參數(shù)，從模型總線接收的參數(shù)為作動(dòng)器位移和作動(dòng)器伸出、收回的指令信號(hào)。
展開 伏圖石油石化行業(yè)解決方案及仿真APP介紹
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7.后處理
伏圖后處理界面中得到的封頭應(yīng)力、變形結(jié)果如下圖所示:
等效應(yīng)力計(jì)算結(jié)果
總變形量計(jì)算結(jié)果
仿真APP封裝
1.APP封裝前的參數(shù)定義和關(guān)聯(lián)
參數(shù)定義
參數(shù)綁定
2. APP封裝
基于伏圖平臺(tái)提供的仿真APP開發(fā)環(huán)境，用戶可以定義參數(shù)，并可使用無代碼化開發(fā)的方式快速搭建變壓器仿真APP，將封頭結(jié)構(gòu)仿真的分析過程進(jìn)行封裝，如下圖所示：
基于伏圖的封頭結(jié)構(gòu)仿真APP開發(fā)環(huán)境
?
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下期系列直播精彩預(yù)告：仿真APP在汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用 - Simapps Store - 工業(yè)仿真APP商店
?
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基于伏圖的變壓器散熱仿真APP開發(fā)與應(yīng)用
仿真APP封裝</p><p><br></p><p>1）APP封裝前的參數(shù)定義和關(guān)聯(lián)。
BIM正向設(shè)計(jì)中，你所關(guān)心的是什么？
1.BIM正向設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)效率如何發(fā)揮極致，所有關(guān)聯(lián)參數(shù)如何綁定在一起，把計(jì)算機(jī)能做的交給計(jì)算機(jī)，把設(shè)計(jì)還給設(shè)計(jì)師？
曾經(jīng)有做過對(duì)比分析，BIM正向設(shè)計(jì)的效率確實(shí)是比二維設(shè)計(jì)的效率慢一半；目前還是很多設(shè)計(jì)院做BIM只是輔助二維設(shè)計(jì)；比如翻摸，管綜合分析。
2.BIM在設(shè)計(jì)院的正向設(shè)計(jì)途徑如何實(shí)現(xiàn)？
其一，是自身完成設(shè)計(jì)的效率，人員工作分配如何。
設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)，無關(guān)表達(dá)方式。推廣時(shí)很喜歡強(qiáng)調(diào)，前期多花時(shí)間，后期少花時(shí)間，其實(shí)甚少人關(guān)心。那得哪個(gè)后期才能節(jié)約時(shí)間？施工圖？土建？安裝？驗(yàn)收資料整理？大家都說省不了時(shí)間，最后推給了運(yùn)維。這里面要強(qiáng)調(diào)的一方面就是；如果設(shè)計(jì)模型信息能夠流轉(zhuǎn)給施工或者運(yùn)維；施工和運(yùn)維支付設(shè)計(jì)部分費(fèi)用，那么設(shè)計(jì)院應(yīng)用BIM正向設(shè)計(jì)的動(dòng)力也就被激發(fā)出來了。因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)設(shè)計(jì)院做BIM沒有額外的費(fèi)用，而且還占用人力。這樣一種現(xiàn)狀，大家持觀望姿態(tài)還是能理解的。
其二，是溝通效率，不同專業(yè)參與方式，溝通方式。
設(shè)計(jì)的核心，是一個(gè)不斷溝通的過程。團(tuán)隊(duì)除建筑結(jié)構(gòu)設(shè)備，外包出去還有幕墻、泛光、智能化、景觀、市政、裝修、酒店、機(jī)器人停車、電影院深化……圖紙是溝通、表達(dá)的工具。如何來往？郵件？模型截圖？立剖截圖？視頻會(huì)議？準(zhǔn)確性如何？
其三，是重用的效率，標(biāo)準(zhǔn)化方法，方法壟斷與推廣。完成了這個(gè)，以后再來項(xiàng)目怎么用？能不能越來越簡單？員工辭職，新員工上手快不快？方法能否打包銷售？
至于正向設(shè)計(jì)的內(nèi)容案例，就不展開了，各類講座很多分享。記得是2012年開始陸續(xù)開始，2014年建筑專業(yè)已經(jīng)很成熟了，2017年，只說廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，已經(jīng)開發(fā)了基于revit的自動(dòng)成圖軟件。
展開 無可替代：工業(yè)正向設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)
而產(chǎn)品數(shù)字化模型可視化集成封裝，是從工業(yè)產(chǎn)品問題對(duì)象出發(fā)，基于統(tǒng)一建模開發(fā)環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化建模形成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)學(xué)模型，通過可視化集成封裝環(huán)境實(shí)現(xiàn)組態(tài)可視化插件與模型參數(shù)的關(guān)聯(lián)映射和封裝發(fā)布，最后通過分布式調(diào)度運(yùn)行環(huán)境實(shí)現(xiàn)可視化封裝模型的智能運(yùn)行調(diào)度。
圖 1產(chǎn)品數(shù)字化模型可視化封裝過程示意圖
二、可視化集成仿真環(huán)境
可視化集成仿真環(huán)境ViSim是基于異構(gòu)設(shè)計(jì)仿真工具的一體化集成融合技術(shù)和可視化組態(tài)插件關(guān)聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化模型集成封裝發(fā)布運(yùn)行的一體化應(yīng)用環(huán)境。為滿足異構(gòu)設(shè)計(jì)仿真模型可視化集成封裝的需求，在考慮集成封裝通用功能的前提下，采用模塊化、插件式系統(tǒng)架構(gòu)模式，支持用戶對(duì)當(dāng)前不支持的模型封裝以插件的形式進(jìn)行擴(kuò)展。
圖 2可視化集成仿真環(huán)境整體框架結(jié)構(gòu)示意圖
集成封裝主環(huán)境(AutoWrapFrame)：模型集成封裝的主要應(yīng)用環(huán)境，支持用戶進(jìn)行參數(shù)文件導(dǎo)入、參數(shù)選取識(shí)別、調(diào)用程序選擇、綁定界面選擇、試運(yùn)行等。
界面搭建主環(huán)境(AutoDesianerFrame)：用戶通過拖拽方式實(shí)現(xiàn)UI界面的自定義搭建，便于后續(xù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)數(shù)據(jù)與UI控件的動(dòng)態(tài)綁定。
程序調(diào)用插件(ExeIntegratePlugin)：不同的程序支持執(zhí)行不同的程序調(diào)用插件來識(shí)別程序啟動(dòng)路徑和帶參數(shù)驅(qū)動(dòng)方式。
數(shù)據(jù)抽取插件(DataExtractPlugin)：不同的模型支持執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)抽取插件來自動(dòng)化識(shí)別輸入、輸出文件中的參數(shù)。當(dāng)前針對(duì)主流商業(yè)工具模型都能夠?qū)崿F(xiàn)快速化數(shù)據(jù)別與驅(qū)動(dòng)。
組件可視插件(ComponentVisualPlugin)：參數(shù)數(shù)據(jù)支持以不同的界面展示形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)展現(xiàn)，通過組件可視插件完成綁定參數(shù)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可視化展示。主要包括二維曲線、三維模型、工業(yè)云圖、行業(yè)儀表等可視化插件。
展開 仿真APP在電路板隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)預(yù)測中的應(yīng)用
印制電路板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果如下：
圖9 模態(tài)頻率
圖10 模態(tài)振型
7）創(chuàng)建隨機(jī)振動(dòng)載荷步
a）定義功率譜密度函數(shù)
圖11 隨機(jī)激勵(lì)的功率譜函數(shù)（PSD）定義
b）隨機(jī)響應(yīng)分析參數(shù)設(shè)置
定義頻率范圍上下限，設(shè)置掃頻點(diǎn)數(shù)和固有頻率集中系數(shù)。選取振型數(shù)，建議包括輸入響應(yīng)譜中定義的最大頻率的1.5倍。
Simdroid提供多種阻尼類型，用戶根據(jù)資料或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇相應(yīng)的阻尼類型。
在相關(guān)系數(shù)設(shè)置菜單中，定義參考重力加速度，使加速度PSD譜單位為g^2/Hz；在支座運(yùn)動(dòng)菜單中，定義激勵(lì)譜的類型和加載方向。
圖12 隨機(jī)響應(yīng)分析載荷步設(shè)置
8）提交隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析，查看分析結(jié)果
Simdroid計(jì)算輸出結(jié)果的均方根值，默認(rèn)為1σ，計(jì)算結(jié)果滿足正態(tài)分布，即在68.27%（1σ）時(shí)間響應(yīng)內(nèi)小于標(biāo)準(zhǔn)值（均方根值）。
當(dāng)取2σ（95.54%）時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的最大響應(yīng)幅值為2倍均方根值（1σ對(duì)應(yīng)的RMS值）；當(dāng)取3σ（99.73%）時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的最大響應(yīng)幅值為3倍均方根值（1σ對(duì)應(yīng)的RMS值）。
圖13 正態(tài)分布函數(shù)
查看整體結(jié)構(gòu)RMS位移云圖、RMS應(yīng)力云圖和焊點(diǎn)RMS應(yīng)力云圖如下：
9）APP封裝前的參數(shù)定義和關(guān)聯(lián)
圖14 參數(shù)化定義
圖15 參數(shù)關(guān)聯(lián)綁定
2、仿真APP封裝
基于Simdroid平臺(tái)提供的仿真APP開發(fā)環(huán)境，通過參數(shù)化定義和鼠標(biāo)拖拽的方式快速搭建PCB隨機(jī)振動(dòng)仿真APP，將PCB隨機(jī)振動(dòng)仿真的分析過程進(jìn)行封裝，開發(fā)具有關(guān)鍵部件材料選型設(shè)計(jì)、不同載荷譜（安全等級(jí)）量級(jí)等影響因素下“What-If”研究和響應(yīng)評(píng)估的專業(yè)仿真APP，如下圖所示。
展開 自主CAE | 基于PERA SIM Mechanical機(jī)床夾具熱結(jié)構(gòu)耦合分析
2.2 實(shí)體網(wǎng)格劃分
a) 網(wǎng)格設(shè)置相關(guān)考慮
對(duì)夾具夾塊利用【四面體】網(wǎng)格劃分器進(jìn)行網(wǎng)格劃分，方法為【通過實(shí)體】，設(shè)置基礎(chǔ)參數(shù)單元尺寸4mm，最小尺寸1mm，最大尺寸8mm。打開【曲率控制】幾何角度采用10度。
對(duì)水冷管部分，采用拉伸方法生成六面體。
b) 實(shí)體網(wǎng)格質(zhì)量檢查
通過檢查工具中【3D檢查】，設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測，超標(biāo)的各指標(biāo)會(huì)以不同顏色顯示。其中【修復(fù)】功能可以對(duì)超標(biāo)單元進(jìn)行節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、切分等進(jìn)行改進(jìn)。更多情況下對(duì)三維網(wǎng)格采用重新定義單元尺寸控制進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
2.3 聯(lián)接關(guān)系設(shè)置
夾具和水冷管間仿真中采用綁定接觸進(jìn)行聯(lián)接。可以通過手動(dòng)定義來實(shí)現(xiàn)：首先定義全局參數(shù)選擇永久綁定；指定接觸屬性勾選熱綁定接觸；定義接觸域，水冷管單元定義一個(gè)域，夾塊定于一個(gè)域；最終設(shè)定接觸對(duì)。
2.4 材料及邊界條件
夾具：鋼材
密度值為7850kg/m3，彈性模量2.1E5MPa，泊松比0.3，導(dǎo)熱系數(shù)60.5 W/m.k熱膨脹系數(shù)1.2E-5 /℃。在軟件中定義采用組合方式線彈性屬性采用MAT1材料模板定義；導(dǎo)熱系數(shù)采用MAT4類材料定義；利用自定義類型對(duì)兩種屬性進(jìn)行組合即可。
水冷管：銅管
密度值為8300kg/m3，彈性模量1.1E5MPa，泊松比0.34，導(dǎo)熱系數(shù)401W/m.k，熱膨脹系數(shù)1.8E-5/℃。
邊界約束：鎖緊孔固定
溫度條件：
水冷管溫度20度；
夾具壓緊面100度高溫。
2.5 求解設(shè)置
首先進(jìn)行溫度場分析，選定熱邊界條件，進(jìn)行熱分析。
展開 ABAQUS二次開發(fā)之?dāng)?shù)據(jù)驗(yàn)證姐妹篇
針對(duì)ABAQUS插件而言，他的文件組成形式如下表所示：
表 1 文件功能說明
文件類型
文件功能
Kernel
接收用戶在GUI界面輸入的參數(shù)，在軟件后臺(tái)完成相應(yīng)操作
Plugin
將每個(gè)窗口與內(nèi)核文件每個(gè)參數(shù)進(jìn)行一一綁定，并且完成該插件的注冊(cè)。（插件不注冊(cè)將無法使用！！！）
DB
定義GUI界面的窗口類型，大小，數(shù)據(jù)類型，例如文本輸入框、選擇框、檢查框等等
首先來看kernel文件，代碼如下：
本文件的功能是接收輸入的浮點(diǎn)數(shù)，后臺(tái)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名為“composite”的材料，并且它的密度是 num，再看plugin文件
首先在從AFXForm這個(gè)類生成一個(gè)子類，在定義構(gòu)造函數(shù)的時(shí)候，需要定義一個(gè)主程序，該cmd的功能是將kernel文件中的函數(shù)參數(shù)導(dǎo)入，便于kernel文件與注冊(cè)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
self.cmd = AFXGuiCommand(mode=self, method='warning',
objectName='warning', registerQuery=False)
本函數(shù)的第2,3個(gè)參數(shù)，method和objectName，即為kernel函數(shù)的文件名稱和接收參數(shù)的函數(shù)名，注意，kernel文件可能有多個(gè)函數(shù)，故此處選擇函數(shù)需注意，否則內(nèi)核文件將無法找到相關(guān)參數(shù)。
展開 一指之力就能推倒摩天大廈？顯式動(dòng)力學(xué)仿真揭秘“多米諾效應(yīng)”
02 仿真開發(fā)過程
1、預(yù)定義-導(dǎo)入參數(shù)
2、建模
3、創(chuàng)建材料
4、網(wǎng)格剖分
4.1 映射剖分設(shè)置
4.2 掃掠剖分、源面、目標(biāo)面設(shè)置
源面
目標(biāo)面
掃掠剖分網(wǎng)格參數(shù)
5、沙漏控制
6、 創(chuàng)建部件
創(chuàng)建骨牌：選擇【分析】>【創(chuàng)建部件】，標(biāo)簽設(shè)為“骨牌”，拾取類型為【幾何-體】，點(diǎn)擊六個(gè)長方體塊，單元算法選擇【一階縮減積分體單元】，材料選擇“Dom_left”，沙漏控制選擇“沙漏控制”。
創(chuàng)建地板：選擇【分析】>【創(chuàng)建部件】，標(biāo)簽設(shè)為“地板”，拾取類型為【幾何-體】，點(diǎn)擊薄板，單元算法選擇【一階縮減積分體單元】，下面的材料選擇“板-剛性”，沙漏控制選擇“沙漏控制”。
7、設(shè)置初始條件、接觸、載荷
7.1 設(shè)置初速度
拾取類型選擇【幾何-線】，拾取所示長方體塊頂面的邊，【速度向量】UX 設(shè)置為-5m/s。屬性欄將 UX 綁定參數(shù) Parameters.velocity。
7.2 設(shè)置接觸：類型選擇【面面接觸】
（1）分別拾取薄板的上面及六個(gè)小長方體塊的所有表面分別作為主邊界和從邊界，主面罰系數(shù)乘子和從面罰系數(shù)乘子為默認(rèn)，動(dòng)摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)都設(shè)置為 0.2，摩擦冪指數(shù)為 1，穿透搜尋選擇【是】。
（2）拾取其一長方體塊的外表面和相鄰長方體塊的外表面分別作為主邊界和從邊界，主面罰系數(shù)乘子、從面罰系數(shù)乘子設(shè)置為默認(rèn)，動(dòng)摩擦系數(shù)、靜摩擦系數(shù)都設(shè)置為 0.2，摩擦冪指數(shù)為 1，穿透搜尋選擇“是”。每相鄰的兩個(gè)長方體塊都做一次本步驟的接觸設(shè)置。
展開 
MBSE架構(gòu)圖：一種集成系統(tǒng)建模與多學(xué)科分析的MBSE開發(fā)框架
圖10 在SysML參數(shù)圖中建立屬性與分析模型的關(guān)系
約束模塊是SysML中可重用的分析模塊。參數(shù)圖可能使用多種約束塊來定義更加復(fù)雜的解析關(guān)系。上圖是一個(gè)剎車片示例的參數(shù)圖。該圖使用了四個(gè)約束塊包括基于Excel電子表格的成本分析和剎車片的分析，卡尺， 和基于c++程序的剎車距離。每個(gè)約束塊通過MC_Component原型實(shí)例化，并使用一個(gè)圖標(biāo)，表明此約束塊隱藏的分析模型的類型。
參數(shù)圖中的綁定連接器(Binding connectors)代表系統(tǒng)屬性之間的平等關(guān)系。可以在系統(tǒng)屬性和參數(shù)之間或者參數(shù)之間創(chuàng)建綁定連接器的參數(shù)。原則上，平等關(guān)系是非因果的，綁定連接器在輸入和輸出參數(shù)之間沒有區(qū)別。為了解決帶有非因果關(guān)系的參數(shù)圖，需要處理一個(gè)系統(tǒng)方程組。然而，這種方法僅限于簡單方程式的使用，當(dāng)使用黑盒工程分析時(shí)是不適用的。在此案例中，因此，每個(gè)約束塊的參數(shù)根據(jù)參數(shù)在黑盒分析中的使用，顯式地定義為一個(gè)輸入或輸出。上圖中的約束塊使用約定的布局，將輸入和輸出參數(shù)分別置于約束塊的左邊和右邊。
3&4) 建立系統(tǒng)模型與分析模型之間的連接層
圖11 從系統(tǒng)層到專業(yè)層
圖10中定義的參數(shù)圖包含創(chuàng)建一個(gè)分析模型所必要的信息，這些分析模型可以通過PIDO框架執(zhí)行。在Model Center中約束塊被轉(zhuǎn)換成分析組件，綁定連接器被轉(zhuǎn)換成分析組件變量之間的鏈接關(guān)系。這種功能可以從參數(shù)圖自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)分析模型。該功能是PIDO 框架的一種SysML插件。
展開 仿真APP在微波加熱仿真分析中的應(yīng)用
基于其內(nèi)置的APP開發(fā)器，以無代碼化的方式便捷封裝全參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)等固化為微波爐多物理場仿真APP，可供沒有仿真經(jīng)驗(yàn)的使用者快速上手使用。
本文以一個(gè)功率為1kW的典型微波爐為例，介紹微波爐多物理場仿真APP的制作方法，并基于仿真APP對(duì)不同食物材料參數(shù)、不同食物大小、不同加熱時(shí)長結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和評(píng)估，揭示微波爐加熱過程中的多物理場耦合過程。
1、仿真流程搭建
1）新建高頻電磁－熱耦合多場仿真工程。
圖2 新建多物理場工程界面
2）參數(shù)化建模。建立微波爐和食物模型，將其關(guān)鍵設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)化。
圖3 參數(shù)列表
圖4 微波爐簡化模型
3）材料參數(shù)設(shè)定。為空氣、食物、托盤定義電磁參數(shù)和熱參數(shù)。
圖5 材料設(shè)置
4）網(wǎng)格劃分。采用四面體網(wǎng)格，對(duì)食物處進(jìn)行網(wǎng)格加密。
圖 6 網(wǎng)格剖分
5）邊界條件和激勵(lì)端口添加。在波導(dǎo)管輸入口添加波導(dǎo)端口，饋入1kW TE10模式的微波功率源，采用理想電導(dǎo)體模擬微波爐腔體金屬壁。
圖 7 邊界條件及激勵(lì)設(shè)置
6）輸出變量設(shè)置。通過場監(jiān)視器選項(xiàng)，選擇輸出電場強(qiáng)度、功率損耗密度，電場強(qiáng)度用于展示加熱過程中的電場分布，功率損耗密度用于為熱求解器提供熱源。
圖8 設(shè)置場監(jiān)視器
7）求解設(shè)置。設(shè)置求解頻率，微波爐工作頻率為2.45GHz。
圖9 分析頻率設(shè)置
8）添加熱場部件。對(duì)需要進(jìn)行熱分析的組件添加熱場部件。
圖10 熱部件設(shè)置
9）添加瞬態(tài)分析。
圖11 添加瞬態(tài)熱場分析
10）設(shè)置瞬態(tài)分析求解參數(shù)。將子步周期綁定為參數(shù)t1。
圖12 求解參數(shù)設(shè)置
11）設(shè)置初始溫度為293.15K。
圖13 初始溫度設(shè)定
12）添加對(duì)流邊界。
展開 MBSE實(shí)踐之建模語言SysML
參數(shù)圖par
用于表示一種或多種約束——特別是等式和不等式——如何與系統(tǒng)的屬性綁定。參數(shù)圖支持工程分析，包括性能、可靠性、電力、人力和成本。參數(shù)圖還可以用于支持候選物理架構(gòu)的優(yōu)劣勢(shì)研究。
圖8 par示例圖
5. 需求圖req
用于表示基于文字的需求、需求之間的關(guān)系（包含關(guān)系、繼承關(guān)系以及復(fù)制關(guān)系），以及滿足、驗(yàn)證和改善它們的其他模型元素。
圖9 req示例圖
6. 活動(dòng)圖
用于指定一種行為，主要關(guān)注控制流程，以及輸入通過一系列動(dòng)作轉(zhuǎn)換為輸出的過程。活動(dòng)圖一般用作一種分析工具，以理解和表達(dá)系統(tǒng)所需要的行為。
圖10 act示例圖
7. 序列圖sd
用于指定一種行為，主要關(guān)注模塊的組成部分如何通過操作調(diào)用和異步信號(hào)交互。序列圖通常用作詳細(xì)設(shè)計(jì)工具。以精確地把一種行為指定為生命周期開發(fā)階段的輸入項(xiàng)。序列圖也是指定測試案例的一種優(yōu)秀機(jī)制。
圖11 sd示例圖
8. 狀態(tài)機(jī)圖stm
用于指定一種行為，主要關(guān)注模塊的一系列狀態(tài)，以及響應(yīng)事件時(shí)，狀態(tài)之間的可能轉(zhuǎn)換。狀態(tài)機(jī)圖和序列圖一樣，都可以精確說明一個(gè)模塊的行為，可以作為生命周期開發(fā)階段的輸入項(xiàng)。
圖12 stm示例圖
9. 用例圖uc
用于表達(dá)系統(tǒng)執(zhí)行的用例，以及引起用例的行為者和其中的參與者。用例圖是系統(tǒng)在行為者的協(xié)作下所執(zhí)行服務(wù)的黑盒視圖。
小結(jié)
本文主要介紹了系統(tǒng)工程建模語言SysML，包括SysML的由來，與UML的區(qū)別聯(lián)系，SysML的四大支柱：需求、行為、結(jié)構(gòu)和參數(shù)；以及SysML 9種圖的含義和表示方法。希望通過本文能讓您對(duì)SysML有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，協(xié)助您更好地進(jìn)行系統(tǒng)工程實(shí)踐。
展開 自主可控的MBSE建模與仿真平臺(tái)（S-MASP）
在圖15展示的案例中，實(shí)現(xiàn)了SysML活動(dòng)圖模型與外部可執(zhí)行模型（Matlab、VC等）的集成應(yīng)用，活動(dòng)圖模型用來描述系統(tǒng)功能邏輯，外部分析模型描述算法的具體實(shí)現(xiàn)，將活動(dòng)圖中的動(dòng)作與外部分析模型進(jìn)行綁定，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為模型和數(shù)學(xué)模型的聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期，對(duì)功能和性能指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。
圖15基于活動(dòng)圖的聯(lián)合仿真示例
3.4.3 基于參數(shù)圖的聯(lián)合仿真
參數(shù)圖提供了將系統(tǒng)的參數(shù)約束模型與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、行為模型整合的方法，借助參數(shù)圖模型可以和專業(yè)分析模型打通數(shù)據(jù)接口，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的非功能需求驗(yàn)證、權(quán)衡對(duì)比分析、自動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化等功能。如圖16所示的案例[8]，通過將SysML中的參數(shù)模型與工程分析模型進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用專業(yè)模型對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)模型中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體完成如下內(nèi)容：
明確參數(shù)分析要達(dá)到的目標(biāo)，使用需求圖構(gòu)建參數(shù)指標(biāo)，如重量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；
構(gòu)建參數(shù)分析模塊，并定義分析參數(shù)，使用BDD圖定義系統(tǒng)的邏輯模塊組成及約束組成；
定義表示參數(shù)分析方程的約束模塊，使用參數(shù)圖建立各約束模塊與參數(shù)之間的綁定關(guān)系，從而建立各參數(shù)之間的約束關(guān)系；
導(dǎo)出SysML參數(shù)模型到多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)或計(jì)算平臺(tái)（CATIA、Nastran、Matlab等）用于做指標(biāo)分析，并根據(jù)多學(xué)科優(yōu)化仿真結(jié)果，驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型指標(biāo)的正確性，以及對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化迭代。
圖16 基于參數(shù)圖的聯(lián)合仿真示例
3.5 模型協(xié)同
S-MASP平臺(tái)通過協(xié)同服務(wù)器的共性 服務(wù)模塊可以提供用戶權(quán)限管理、版本管理等功能，并基于統(tǒng)一的模型數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)模型元素之間的追蹤和影響性分析，很好的解決了團(tuán)隊(duì)多成員的協(xié)同問題。
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