高阶类型化可验证应用系统体系结构建模及案例

随着应用软件体系结构风格变化和规模变大,其运行环境变得日趋复杂,对应用系统体系结构的设计及其正确性验证提出了新的挑战.现有的应用系统体系结构设计关于需求满足性验证在建模与验证中需要多种工具的支持.应用系统体系结构在设计阶段的需求满足验证,有助于客观评价应用系统部署方案和系统如期上线以及主动运维.面向应用系统体系结构设计及其验证,在模型驱动的软件工程背景下提出一种高阶类型化可验证应用系统体系结构建模语言(VASAML)与可验证应用系统体系结构建模方法(VASAMM).VASAML语言通过定义类型和项的语法和语义,描述构成应用系统体系结构的类型和对象的结构,通过定义两种类型规则及其类型检查算法,判定Γt:T和ΓR(T1,T2)是否成立,其中,结构类类型规则用于描述应用系统体系结构中的组成部分,关系类类型规则用于描述组成部分之间的关系和配置.VASAMM方法给出了应用系统体系结构建模过程,包括构建Mbd(基本数据类型)、Mbti(基本接口类型)、Mdev(设备类型)和Mfrwk(应用系统框架)这4层,以及自动生成层内与层间类型之间关系对应的类型规则,同时定义了设备类型服务调用图(GDSI)用以刻画部署要求,定义了类型序列及其正确性用以刻画需求期望性质,并给出了相应的基于类型检查的验证算法.设计实现了基于该方法的原型工具系统VASAMS,其中,建模编辑环境支持应用系统部署方案的设计过程,验证环境支持设计是否满足需求的自动验证.通过一个实际案例完成了某行业较大规模应用系统体系结构的建模和验证.

基于系统工程的复杂结构计算模型建模方法与应用研究

在核电领域,对于复杂结构,由于涉及到的部件数量较多、连接关系复杂,其有限元分析计算过程中需要大量且重复的建模、组装和调试工作,造成了人工和计算资源严重浪费。本文针对复杂结构,基于系统工程理念,从目标需求出发,通过分解-实施-集成-调试-优化的工作模式,提出了一种模块化的APDL参数化计算模型建模方法,并进行了具体实例应用。结果表明本方法是有效的,特别适用于特征复杂结构的计算模型建模,可快速实现模型的修改、集成和计算迭代,显著提高工作效率。本方法可进一步推广应用至其他复杂反应堆结构的计算模型建立。

基于需求驱动-体系结构建模的无人直升机系统论证评估方法研究

无人直升机系统是“机-站-链”构成的复杂系统,其论证评估涉及需求域、能力域、信息域等多领域,方法涵盖需求分析管理、体系结构建模以及综合评估优化,对其定性与定量论证评估,本质上是一个复杂系统问题。针对无人直升机系统组成复杂、任务领域多样化、涉及作战节点多、信息交联关系复杂等特点,采用传统的系统工程思想、方法和开发工具已难以满足论证的需要,文中提出一种“需求驱动、体系结构建模”的论证评估方法,并给出开发步骤,可为装备发展需求论证、体系结构建模、综合评估提供科学的技术手段支持。

面向结构图的汽车电控系统建模研究与应用

随着汽车电控系统复杂程度的不断提高,面向结构图的图形化建模技术已逐步取代数据建模或手工建模。针对现有建模软件的缺点及汽车电控系统所具有的特点,采用面向结构图的可视化建模方法建立汽车电控系统模型,方便快捷地建立了系统模型,准确地模拟了现实系统的属性和操作,并以汽车防抱制动系统(ABS)为例,说明了此方法的合理性。

综合能源系统下虚拟储能建模方法与应用场景研究综述及展望

为了促进多能耦合互补和实现可再生能源就地消纳,综合能源系统已成为多领域的研究热点。考虑到能源设备及网络的多样性、复杂性以及多种能源时间尺度的差异性,根据能量平衡原理,对系统内具有可调特性的源、网、荷进行储能化建模,并构成虚拟储能系统参与到综合能源系统的优化调度中。为了准确把握虚拟储能的研究重点,首先介绍了虚拟储能的定义、逻辑架构和技术内涵;其次针对综合能源系统源、网、荷端设备或网络,总结和归纳了4种虚拟储能建模方法和特性指标;然后重点分析了虚拟储能在4种典型场景的具体应用;最后展望了虚拟储能未来的发展方向。

嵌于CAD系统的有限元建模方法及其应用

研究目的:当下,多数有限元分析应用的建模功能较为薄弱,导致复杂结构体系的有限元分析既琐碎又麻烦。另一方面,虽然计算机辅助设计(CAD)应用在建模方面十分强大,由CAD应用建立的模型通常无法用作有限元分析。为此,本文提出一种嵌于CAD系统的有限元建模方法,为说明其有效性及实用性,进一步研发了一款名为DirectMesh的Rhinoceros插件并将其应用于武汉站有限元分析中。研究结论:(1)利用CAD系统所提供的交互性环境及各种建模工具可大幅提高有限元建模的效率;(2)本文所提独立网格生成单元可生成代表单个对象的网格;(3)本文所提综合网格生成单元可生成含多个对象的综合网格系统;(4)本文所提有限元模型生成器可通过网格有效生成复杂结构系统的有限元模型;(5)本文所提方法可大幅提高有限元建模的易用性及效率,有助于提高机械工程、土木工程及岩土工程中仿真模拟工作的智能化程度。

电力系统数字孪生建模与应用综述

电力系统与各行各业的生产以及人们的生活息息相关,数字孪生技术可用于有效监测电力系统的运行情况,及时做出反应,减少不必要的时间和人力成本。本文在介绍电力系统和数字孪生相关概念的基础上,对近年来电力系统数字孪生建模与应用的相关研究进行总结。从几何、物理、行为、规则、多尺度这5个角度对电力系统数字孪生建模的相关成果进行系统梳理,从故障检测、故障诊断、调度、状态评估、多用途这5个角度归纳电力系统基于数字孪生的应用。最后,总结出电力系统数字孪生建模与应用所面临的挑战,并探究未来的发展方向。

内河船闸水工结构参数化建模系统开发应用

利用BIM技术的参数化建模优势特点,研究开发出一套适用于内河船闸水工结构模型的设计系统。系统由包含模型创建、自动化布置及快速修改等功能的29个子模块组成,通过符合设计流程的软件架构,解决了平台软件专业化程度不足、建模效率低下、模型质量难以保证等问题。系统成功应用于实际项目中并得到检验,效果良好,具有广阔前景。

超大排水系统模型构建技术与应用

为实现白龙港排水系统的智能化诊断评估和运行调度管理,开展片区排水系统模型搭建工作。该模型建设范围以上海市白龙港污水片区服务系统为边界,包含边界内现状污水及雨水系统。鉴于现状已建系统异常复杂,为解决系统庞大、运行缓慢、无应用场景是什么意思等问题,从顶层设计出发,提出了“分系统、分片区、分主次、分时节”的“四分”建模策略,通过基础资料收集、模型构建、模型率定验证3个主要步骤,构建白龙港片区排水系统模型,并开展模型应用探索。该模型作为上海市排水运行调度管理平台模型构建的重要组成部分,结合白龙港排水系统监测监控体系完善,助力上海市排水运行调度管理平台和运行调度监控中心建设。

《数学建模与仿真(通信系统)》课程思政建设实践与探索--以“程序流程控制语句:选择结构”知识点为例

本文以“程序流程控制语句:选择结构”知识点为例,对《数学建模与仿真(通信系统)》课程思政建设进行实践探索,具体教学过程中采用线上线下混合式教学,以学生为中心,以问题为导向,结合讨论式教学、项目式教学开展课堂教学,在重难点讲解、课堂测验、分组讨论与展示等多处融入课程思政,实现“润物无声”的价值引领,提高课程的教育教学质量。

线上线下混合式教学一流课程建设——以《工业机器人应用系统三维建模》为例

《工业机器人应用系统三维建模》课程是机械工程领域的一门重要课程,旨在培养学生利用SolidWorks软件进行工业机器人三维建模的能力。基于此,本文首先阐述线上线下混合式教学理论基础,其次对《工业机器人应用系统三维建模》课程进行简介,再次分析《工业机器人应用系统三维建模》线上线下混合式教学一流课程建设的意义,最后提出几条《工业机器人应用系统三维建模》线上线下混合式教学一流课程建设的路径,以供参考。

图计算体系结构和系统软件关键技术综述

图计算作为分析事物之间关联关系的重要工具,近年来已成为各国政府及公司争夺的关键技术.学术界和工业界在图计算体系结构和系统软件关键技术方面取得了一定进展.然而,现实场景图计算大多具有动态变化、应用需求复杂多样等特征.这给图计算在基础理论、体系架构和系统软件关键技术方面提出了新的需求,同时也带来了新的挑战.为应对这些挑战,科研人员提出了一系列图计算系统或图计算加速器,通过高性能计算、并行计算等技术来优化图计算过程.综述国内外图计算体系结构和系统软件关键技术的研究发展现状,对国内外研究的最新进展进行归纳、比较和分析,并结合国家发展战略和重大应用需求,选取与我国国计民生密切相关的领域,从典型应用分析总结图计算相关技术的行业进展.最后,就未来的技术挑战和研究方向进行展望.

欧洲标准体系下的城市轨道交通桥梁结构设计分析——在埃及斋月十日城铁路项目中的应用研究

埃及斋月十日城铁路项目作为埃及“首条欧美体系下27.5 kV电气化铁路项目”,是近年来中资企业按照欧美标准及欧美管理体系执行的重点海外轨道交通项目之一,其执行标准、设计流程及技术方案有别于国内一般城市轨道交通项目。本文以桥梁结构设计为背景,首先分析欧洲标准体系下桥梁设计阶段划分、设计的重难点以及相应解决措施,其次梳理桥梁各结构采用的规范和设计原则,最后详细分析本项目桥梁结构的设计内容,包括梁型的确定、简支梁结构体系、预应力箱梁、桥面系、结构计算软件及桥梁美观等,旨在为今后采用欧标的海外桥梁设计提供一定的借鉴及参考。

UML与ACME/ADL在运输业务管理系统体系结构建模中的应用

探讨了UML与ACME/ADL在运输业务管理系统体系结构建模中的应用问题。首先提出了软件体系结构的建模要素;然后用UML描述了系统体系结构的视图模型:进而用ACME/ADL描述了系统主要构件的交互模型;最后对这两种建模语言在体系结构建模方面的应用特性进行了比较和分析,得出了自己的结论。

CT设备结构拆装与故障维修示教系统的设计与应用——基于Unity 3D&3Ds Max建模技术

利用Unity 3D和3Ds Max技术,按基本几何模型构建、模型细节修改、场景光源选择与创建、设定模型参数并渲染出图的步骤构建CT设备模型,并在此基础上设计CT设备结构拆装与故障维修示教系统,在硬件部分给出示教系统应用框架,在软件部分利用齐次坐标算法,变换CT设备部件结构,生成拆装与维修过程的三维图形,通过时间碰撞理论反复检查示教交互画面。结果表明:该系统能够实现机壳和机床以及内部组件建模,自动完成拆装与故障维修。当2000名学生同时使用示教系统时,可以在0.2 s内实现界面进入,相较于录播示教系统和CMM示教系统,该系统工作效率明显更高。

基于作战管理的有人-无人协同作战体系结构建模

为应对未来快节奏、大规模的空中战斗需求,聚焦有人-无人协同空中作战体系结构研究,以作战管理作为底层逻辑,构建协同作战体系结构框架。首先梳理作战管理基本理论,建立“任务-能力”和“能力-资源”的属性映射;然后利用美国国防部体系架构框架视图模型,对有人-无人作战活动从作战管理层级进行顶层设计,依照职能属性进行时序和逻辑梳理。探究体系结构建模中包含的作战管理“嵌套”现象,能够降低军事研究人员对作战行动的理解屏障,为有人-无人协同空中作战建模仿真提供理论支撑。

大型储能电站建模与应用展望

针对大型储能电站建模层级不明确、定位不清晰以及模型应用场景适应性不足的问题,该文提出了新型能源体系下大型储能电站建模体系框架及应用展望。首先,从储能定位和电力系统稳定性两个视角阐释了储能系统建模需求。其次,提出了储能电站多时间尺度建模的整体框架和方法;以实际电网为例,提供了多类型模型应用场景选取原则和匹配建议。研究表明,电力系统稳定性框架直接催生储能建模需求,同时提供了不同储能模型的应用场景;储能模型应用不仅包含储能装置特性和稳定特性校验,更囊括储能对能源电力转型的支撑能力评估。研究结论为储能建模构建了系统化思路,为储能模型应用提供指导性意见,有助实现储能电站相关分析辅助决策。

基于MBSE的柴油机系统设计建模方法

随着国防武器装备对动力要求越来越高,柴油机系统复杂度急剧提升,传统的以文档为核心的系统工程方法已经无法有效满足柴油机高效、准确、可靠的研制需求,为此,在柴油机研发过程中引入基于模型的系统工程(MBSE)方法。提出了基于RFLP的MBSE的柴油机系统建模流程,及支撑该流程运行的柴油机模型体系,在此基础上,以柴油机某研制任务为例,以模型为核心,给出了基于MBSE系统建模过程及模型实例,对柴油机需求分析建模、柴油机功能建模、柴油机系统架构分析与综合进行了阐述,体现了基于模型的设计方法在柴油机研制过程需求早期验证、功能快速仿真、数据可追溯方面的优势,从而有效提高研发设计效率。

一种树状效能评估指标体系建模工具设计

为支撑国产操作系统下效能评估应用需求,设计了基于浏览器-服务器架构的树状效能评估指标体系建模工具;后端采用Go语言与Gin框架,前端使用Vue.js框架和GoJS图形组件库,存储基于国产的达梦数据库,设计了指标体系数据模型,在银河麒麟操作系统下实现了树状指标体系建模的可视化编辑、指标体系节点数据的导入导出,提升了指标体系建模工具的通用性和扩展性;最后使用建模工具实现了火力毁伤效能评估指标体系的构建。

基于元模型的军事信息系统体系结构建模方法

为了实现不同体系结构框架方法论及体系结构工具下所开发体系结构的可理解、可比较、可交换,促进体系结构数据的共享和重用,提出了基于元模型的军事信息系统体系结构建模方法;以模型驱动体系结构(MDA)思想为基础,研究了体系结构元模型到支持体系结构建模语言的转换方法;设计了元模型规范下的体系结构建模的实现方法;以作战规则模型(OV-6a)的IDEF0建模为例分析了转换方法所涉及核心规则的具体实现,说明了该方法的可行性和有效性。