原文传递
基于MBSE的动车组高压系统建模与验证
| 论文题名： | 基于MBSE的动车组高压系统建模与验证 |
| 关键词： | 动车组;高压系统;建模方法;功能模块 |
| 摘要： | 随着社会飞速发展，动车组已经成为人们重要的交通工具。高压系统作为动车组最重要的系统之一，它的安全性和可靠性关系到乘客的人身安全和动车组自身的设备安全。高压系统运行工况复杂多样，控制逻辑众多，目前传统的基于文档的开发方式存在故障追溯困难、设计变更管理流程繁琐、信息传递易产生偏差等问题。基于模型的系统工程（Model-BasedSystemsEngineering，MBSE）作为一种适合于复杂系统开发设计的系统工程方法，使用模型的方式能更高效的完成系统整体的规划和架构设计，从而解决以上问题。本文以某公司“基于模型的系统工程研究”项目为依托，将MBSE方法用于中国标准动车组高压系统建模与验证。主要的研究内容有以下几点： 首先将MBSE方法应用到动车组高压系统的建模当中，解决传统系统工程使用的基于文档的开发方式中存在的不足。MBSE从需求阶段开始即通过模型来实现产品的设计任务，通过模型的形式化定义可以清晰地表达产品设计初期的相关需求，明确设计意图。同时，由于模型的唯一性，还为各方提供了一个统一的、无歧义的设计信息交流工具。 其次在研究了经典建模方法后，以OFAP方法为基础，得出了适合动车组高压系统的建模方法，其核心思想为：以利益相关者为起点，采用正向设计的方式，依次从黑盒视角、灰盒视角、白盒视角对系统进行研究，再根据从顶层到底层的方向将其打开。 再以动车组高压系统作为目标系统，进行利益相关者分析，以输出的利益相关者为基础进行需求分析，对分析后所获得的需求进行条目化管理，以输出的需求作为支持进行功能分析、系统架构分析和物理架构分析。使用SysML（SystemsModelingLanguage）中的活动图、模块定义图、内部模块图等图形在CameoSystemModeler平台构建相应的利益相关者模型、需求模型、用例模型、功能模型、系统架构模型和物理架构模型。为了展示功能的具体实现，对功能进行了细化分析，构建了相应的功能细化活动图。然后以需求模型作为起点，分析了模型间的正向追溯关系，在各模型元素之间建立追溯模型和追溯矩阵，确保了模型整体的关联性。 最后将创建的高压系统功能模型和架构模型作为基础，以过压保护和过流保护子功能为例进行仿真研究，搭建相应的行为仿真模型、架构仿真模型和状态仿真模型，并且运行仿真模型，动画式的演示了动车组高压系统相应的控制过程，验证了模型的关联性，功能分配到架构的合理性以及模型之间的信息流可达。 |
| 作者： | 胡显泽 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王彩芸;苗兴旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
