基于modelica的信息物理融合系统的建模方法

【摘要】信息物理融合系统(CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过3C(ComputationCommunication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务,具有高效、可靠等特点,应用前景十分广泛。无人机信息物理融合系统涉及到机械、电子、同学、计算、物理、力学等很多领域,这么多领域则必然要使用到一种跨领域的统一建模语言在多个层次上进行抽象、整合、分析、设计来进行仿真,Modelica适合在复杂的物理系统的建模,AADL适合复杂的软件系统建模,尤其是嵌入式系统,将两者结合起来则可以很好的信息物理融合系统分析与设计。本文以无人机信息物理融合系统为例,通过对无人机机体,无人机轮子,无人机发动机,无人机车轮的建模,无人机前轮转向系统以及无人机导航软件系统的分析与设计,提出了基于modelica的信息物理融合系统的分析与设计方法。文章内容分析了无人机信息物理融合系统,确定其是一个涉及跨领域、实时性高、稳定性高、高效的系统。接着对Modelica和AADL的介绍,以及使用这两种语言进行建模的优点。紧接着对信息物理融合系统的连续性作了介绍,根据连续变量的三个动态特性：climb,drop和cross,我们使用Modelica建立模型,说明我们是如何把对CPS系统的连续性分析应用到具体的Modelica建模当中去。然后使用Modelica对无人机机体,无人机轮子,无人机发动机进行了建模,在此过程中对涉及到的组件都做了很详细的描述。接着使用了AADL对无人机的定位导航系统进行了设计和建模,使用了OSATE工具,简单描述了AADL和OSATE的原理和使用方法。整个系统由测量系统、计算系统、执行系统这三个子系统组成,分别对每个子系统做出了合理的设计和建模,同时各个子系统之间有良好的接口进行数据交换。最后文章阐述了Modelica和AADL是如何相互配合来一起完成无人机信息物理融合系统的总体分析与建模。
【作者】田光曙；
【导师】张立臣；
【作者基本信息】广东工业大学，计算机科学与技术，2014，硕士
【关键词】CPS；无人机；仿真；Modelica；AADL；

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