空间太阳能电站动力学与控制的柔性一体化仿真平台

【摘要】：仿真系统广泛应用在航天、工业、测控等众多领域。随着科技的进步，仿真系统的复杂度不断提升、规模在不断加大、涉及领域也在不断增多。而大多数的仿真系统都是某一领域专用的仿真软件，无法实现多领域建模、仿真等功能，也不能和多个仿真系统进行数据共享。这就导致了模型的重复开发，造成了时间和资金等资源上的浪费。因此，构建既能复用、装配、定制模型，又能满足不同领域仿真需求的柔性一体化仿真平台成为了如今仿真领域的热点问题。 通过对多领域一体化仿真的理论和方法系统调查研究后，本文设计建立了空间太阳能电站的动力学与控制模型，并使用自主调配式的模型复用技术及基于接口规范的模型集成方式，设计实现了能够提高模型复用率、与其他仿真系统数据共享的柔性一体化仿真平台。平台以能与COM组件无缝集成的C#作为编程语言，在模型管理上，采用组件装配技术、Modelica文本建模技术以及图像建模技术，实现仿真模型不同方式的建立，并创建模型库对所创建的模型进行集中存储；在流程管理上，使用连接器对仿真流程进行设置，以达到数据在指定接口之间的传递；在意外中断处理上，通过保存过程数据及记录断点位置，使平台再次启动时仿真任务能够从中断位置继续执行。此外，平台还集成了Modelica的仿真模型以及其他的仿真系统，以满足不同领域建模仿真的需求。 本文最后在柔性一体化仿真平台上，对空间太阳能电站的动力学与控制模型进行仿真并得出结果，从而验证了柔性一体化平台的功能可用性与完整性。 【关键词】：空间太阳能电站 动力学与控制 仿真平台 柔性平台 一体化平台
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：V411.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-22
• 1.1 课题概述8-10
• 1.1.1 课题背景8-9
• 1.1.2 研究目的与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-20
• 1.2.1 空间太阳能电站10-16
• 1.2.2 多领域建模仿真技术16-20
• 1.3 研究内容20-22
• 第2章 空间太阳能电站动力学与控制模型22-33
• 2.1 坐标系定义22
• 2.1.1 当地轨道坐标系（ O_r–x_ry_rz_r）22
• 2.1.2 站本体坐标系（ O_b–x_by_bz_b）22
• 2.1.3 附件坐标系（ O_a -ξηζ ）22
• 2.2 空间太阳能电站高精度轨道动力学模型22-28
• 2.2.1 大气力摄动23-24
• 2.2.2 太阳辐射压摄动24-25
• 2.2.3 地球反照辐射压摄动25
• 2.2.4 经验修正摄动模型25-26
• 2.2.5 由位置速度矢量计算轨道根数26-27
• 2.2.6 由轨道根数计算位置矢量和速度矢量27-28
• 2.3 空间太阳能电站姿态动力学模型28-30
• 2.4 空间太阳能电站控制模型30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 平台主要模块的设计与实现33-51
• 3.1 主要技术研究与应用33-39
• 3.1.1 自主调配式模型复用33-34
• 3.1.2 基于接口规范的模块集成34-39
• 3.2 模型管理的设计与实现39-46
• 3.2.1 模型管理的功能分析与实现39-43
• 3.2.2 模型建立的实现43-46
• 3.3 流程管理的设计与实现46-50
• 3.3.1 流程信息管理46-48
• 3.3.2 状态管理48-49
• 3.3.3 流程中断的管理49
• 3.3.4 流程版本的管理49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第4章 柔性一体化仿真平台功能测试51-67
• 4.1 平台数据库设计51-55
• 4.1.1 数据库架构51
• 4.1.2 设计原则51-52
• 4.1.3 数据库设计52-55
• 4.1.4 对象/关系数据库映射55
• 4.2 功能测试55-66
• 4.2.1 测试用例55-58
• 4.2.2 模型接口58-61
• 4.2.3 测试结果61-66
• 4.3 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

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