模型驅動架構
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
模型驅動架構的視頻教程
汽車電驅動系統ANSYS仿真高級實戰：國標合規仿真、復雜模型處理、多物理場耦合分析等核心技能
課程大綱及內容安排如下： 第0講：課程概述及安排（上/下） 第1講：復雜模型處理：差速器復雜模型分類與精準簡化策略 第2講：復雜模型處理：減速器齒輪組高效模型簡化方法及實戰 第3講：復雜模型處理：減速器齒輪嚙合齒形修正及復雜結構批量幾何處理 第4講：復雜模型處理：電機模型高精度處理及關鍵簡化方案 第5講：材料與網格：復雜電驅動模型材料賦予與高質量網格劃分 第6講：剛度分析：多方向軸承座載荷仿真與電機剛度精確分析
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模型驅動架構的實例教程
上述評估導致我們選擇PID和反步的組合來執行AUV控制器的連續模型演化，稱為積分反步（IB）技術。
在開發新的AUV應用的生命周期時，還必須考慮可重用性，以降低成本和資源。對象管理組織（OMG）標準化了統一建模語言（UML），該語言是用于可視化，指定，構造和記錄軟件密集型系統工件的行業標準。系統建模語言（SysML）由OMG標準化用于系統工程。SysML是UML的擴展，可以提供簡單但功能強大的構造，用于對各種系統工程問題進行建模。然而，UML和SysML的缺點是它們缺乏對已開發系統的內部連續行為的演變進行建模的能力。
另一方面，基于模型的系統工程（MBSE）方法由INCOSE形式化，以在復雜系統的開發生命周期中對整個工件進行穩健建模。在對MBSE方法的調查中發現了系統工程方法的例子，包括Magic Grid，Harmony-SE，面向對象的系統工程方法（OOSEM），系統工程的合理統一過程（RUP-SE），狀態分析方法和對象過程方法（OPM）。模型驅動架構（MDA）由OMG標準化，用于將系統操作規范與系統如何使用其平臺功能的細節分開。MDA 的三個主要目標是通過架構關注點分離實現可移植性、互操作性和可重用性。在這里，可移植性允許在新的或多個平臺上實現相同的解決方案，互操作性創建了可以輕松與其他系統集成和通信并使用各種資源應用的系統，而可重用性構建了可以在不同上下文中的許多不同應用中重用的解決方案。Sebastián等人通過在2008年至2018年期間對軟件工程中的MDA文獻進行系統映射來調查MDA應用。實際上，MDA的原則可以在統一架構框架（UAF）中使用，以加強系統的互操作性。在許多商業應用中，實時SysML / UML已與上述基于模型的系統工程方法相結合。
展開 表 5.評估基于模型的系統工程（MBSE）方法結合模型驅動架構（MDA）的魚雷形AUV控制應用
（CIM，獨立于計算的模型；PIM，獨立于平臺的模型；PSM，特定于平臺的模型；IDE，實現開發環境；OMG，對象管理組；XML，可擴展的標記語言；MOF，元對象工具；UML，統一建模語言；SysML，系統建模語言）。
6
結論和未來工作
本文介紹了MBSE方法在集中部署AUV控制器中的應用，其動力學可以被認為是HDS。該應用模型基于MBSE方法，結合MDA概念、實時UML/SysML、EKF/UKF算法和HA系統化地實現控制器。AUV的動力學模型和控制結構首先用于結合CIM、PIM和PSM等MDA組件進行控制。
展開 Presented By: Robert Kraus, George Papaioannou and Arun Sivan
簡介與概要
當前狀態：當今的汽車傳動系統工程過程是“基于文檔的”
● 復雜的系統需求和規范通過大量電子數據進行溝通
● 經常導致要求不完整或相互沖突
● 低效、冗余、容易出錯
● 運行變更會引入潛在問題
摘要：
● 獲得并解構現有的傳動系統方法和選型工具
● 確定了在傳動系統工程中改進需求可追溯性的需求
● 使用SysML創建詳細的傳動系統模型來應用MBSE的概念
● 為選型計算添加了參數約束
● 交付功能MBSE模型作為概念證明
傳動系統定義和概念
架構：
● 傳動系統系統將動力系統輸出連接到驅動輪
● 主要功能是將驅動扭矩從動力系統傳遞到地面（車輪）
● 驅動系統子類型，例如 FWD、RWD、AWD 在 SysML 中被視為泛化
組件：
● 驅動軸/半軸 - 將扭矩傳遞到前/后或左/右
● 車軸 - 將驅動軸扭矩倍增并引導至車輪
● 附件 - 分動箱、PTU、斷開裝置、U 形接頭、CV 接頭、撓性耦合器
選型：
● 每個組件、系統和子系統的設計優化是主要目標
● 選型工具將輸入數據轉換為所有車輛變化的扭矩輸出，并使用行業標準方程和一些校正因子。
系統工程概念
V 模型：
○ 頂層需求被分解為子系統和組件級別，每個級別都有一個特定的驗證計劃，從 V 的左側向下流動并在右側返回。
展開 傳統的空空導彈設計方法是一種文檔驅動式設計方法，主要包括系統方案設計、系統詳細設計、系統軟硬件聯調、系統驗證分析等多個步驟。隨著航空技術的發展，當前空空導彈設計方法轉變為基于文檔和數字化模型混合的設計方法，但其本質上還是文檔驅動式的設計方法。該方法各階段的設計成果均為文字、圖表等文檔，導致在各階段之間傳遞的信息也是各種文檔，造成了設計方案表達不充分、信息表達的二義性、領域設計之間存在鴻溝、文檔的不可執行性以及軟件測試工作量大等缺點。近年來，基于模型的系統工程（MBSE）技術越來越得到工業界的認可[3-5]，MBSE 是系統設計工作通過數字化設計手段的實現，因此在工作流程上與傳統系統工程并無太大差異，仍然分為需求分析、系統分析、系統設計三個步驟[6-8]。MBSE與傳統系統工程方法主要的區別是利用模型代替傳統的文檔方式，模型具有的唯一性和可執行性是其最大的特點。基于此，本文引入基于SysML的系統架構建模方法[9,10]，在方案設計階段利用基于MBSE的設計方法對空空導彈系統架構進行建模，并對不同系統架構進行仿真分析，最終獲得最優系統架構，實現在方案論證階段減少甚至消除設計中的邏輯錯誤，避免到設計后期才發現由于邏輯錯誤而造成循環設計[11-13]。
1 MBSE理論概述
本文展開基于MBSE 的空空導彈系統架構設計工作。從需求分析和用例出發，利用RHAPSODY 建模工具，基于MBSE 方法和SysML建模語言，對空空導彈系統架構進行建模與仿真，主要包括基于SysML 的需求分析、系統分析和系統設計三個部分，最終實現在空空導彈系統方案設計階段對其架構進行仿真，獲得最優系統架構。
（1）需求分析
該階段目的是將軍方原始需求轉化為系統需求，同時依據需求定義空空導彈用例，詳細描述系統的行為，主要通過SysML的需求圖和用例圖表達。
展開 通過實現 1.5W 的輸出功率，甚至在高達 105°C 的溫度下也是如此，UCC14240-Q1 可以為分布式架構中的柵極驅動器供電，如圖 2 所示。
圖 2：使用 UCC14240-Q1 的電動/混動汽車牽引逆變器中的分布式架構
在分布式架構中驅動動力總成系統的其他注意事項
電動汽車需要高標準的可靠性和安全性，而這種要求會滲透到各個功率轉換電子設備上。元件必須以受控且經過驗證的方式在 125°C 及以上的環境溫度下運行。隔離式柵極驅動器需要是“智能的”，包括多項安全和診斷功能。為系統中的柵極驅動器和其他電子設備供電的低功率偏置電源也需要改進，包括實現低 EMI。UCC14240-Q1 利用 TI 的集成變壓器技術，結合使用 3.5pF 的初級到次級電容變壓器，可降低高速開關產生的 EMI，并輕松實現超過 150V/ns 的 CMTI。
偏置電源靠近分布式架構中的隔離式柵極驅動器，可確保更簡單的印刷電路板布局布線和更好地調節為柵極驅動器供電的電壓，最終驅動電源開關的柵極。這些因素可以提高牽引逆變器的效率和可靠性，通常可使其在 100kW 至 500kW 下運行。這些高功率系統需要更高的效率以確保更小的熱損失，因為熱應力是元件故障的主要原因之一。
隨著這些電動汽車電源系統對功率的要求越來越高，是時候考慮使用碳化硅和氮化鎵電源開關來實現更小、更高效的電源了。
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本文原刊登于Ansys.com：《Blueprint for Innovation: The Importance of System Architecture Models》
作者：Caty Fairclough | Ansys市場傳播經理
編輯整理：傅金泉 | Ansys首席應用工程師
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作者
浦樂1，王西超2，楊藝3
單位
基金項目
國家社會科學基金項目（15GJ004-136）
著錄格式
杜國紅，陸樹林，鄭啟. 基于MBSE的作戰概念建模框架研究[J]. 指揮控制與仿真，2020,42(3):14-20.
作者簡介
杜國紅（1982—），男，河南周口人，副教授，研究方向為軍事運籌。
陸樹林（1978
Presented By: Robert Kraus, George Papaioannou and Arun Sivan
簡介與概要
當前狀態：當今的汽車傳動系統工程過程是“基于文檔的”
● 復雜的系統需求和規范通過大量電子數據進行溝通
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● 低效、冗余、容易出錯
● 運行變更會引入潛在問題
摘要：
● 獲得并解構現有的傳動系統方法和選型工具
