一种基于MBSE的火箭小回路快速论证方法及装置与流程

一种基于mbse的火箭小回路快速论证方法及装置
技术领域
1.本发明属于航天运载火箭基于模型的系统工程领域，主要提供一种基于mbse的火箭小回路快速论证方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.火箭按功能划分为总体专业和若干分系统专业，所述分系统专业还包括若干子系统专业，所述子系统专业还包括下一级子系统专业，总体、分系统、各级子系统专业都涉及参数的输入输出及参数的小回路计算，这些涉及参数类的专业，其小回路论证过程作为火箭研制的上游，提高论证效率十分必要。目前，小回路论证过程中，上下游专业一般采用基于文档的方式进行数据传递，这种传递方式存在以下问题：1.没有形成统一的数据库，版本管控难度大，难以完成整套参数汇总与校核；2.可能出现不同专业对同一参数使用方法存在差异的情况，对于论证方法没有形成标准的新火箭型号，存在一定的技术风险；3.非结构化的数据传递方式导致上下游专业均需要对传递数据不断核实确认并完成数据格式预处理，降低了方案迭代的效率。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷，为了有效解决基于文档的系统工程方法在参数传递和技术状态管理中面临的问题，本发明提供了一种基于mbse的火箭小回路快速论证方法，所述火箭按功能划分为总体专业和若干分系统专业，所述分系统专业还包括若干子系统专业，所述子系统专业还可能包括下一级子系统专业，包括如下步骤：
4.s1、app工作内容和权限划分，列举出火箭论证阶段参数类专业需要完成的工作内容，针对若干个专业工作内容对应封装若干个app，每一个app作为一个小回路进行(业务)流程运行，所述流程运行的内容顺次包括输入参数、计算、满足条件后输出参数、或者不满足条件后重新输入参数-计算-输出参数直至满足条件后输出参数；以数据传递输入输出关系定义：输出参数的app为上游app，被输入参数的app为下游app；
5.s2、app输入输出、运行流程和数据格式格式梳理，列举出每一个app的输入参数，包括参数来源专业、来源app的名称、数据格式、参数代号、量纲、数据精度等信息；所述参数来源专业为该app运行所需的输入数据来源专业；
6.列举出每一个app的输出参数，包括参数传递专业、传递app的名称、数据格式、参数代号、量纲、数据精度信息；所述参数传递专业为该app运行后产生的输出数据传递去向专业；
7.列举出由总体专业调整的参数及与回路迭代关系较小的部分参数，包括参数来源或传递专业、传递app(名称)、数据格式、参数代号、量纲、数据精度信息；
8.s3、规范上下游app参数传递，检查上下游app间的传递参数的含义与用法，将传递格式固化；
9.传递格式包括数据类型，所述数据类型包括浮点型、整型、布尔型、文件型，还包括
数据格式，所述数据格式包括数组、向量、单一值，数据精度；
10.s4、app封装，将各专业的工程经验、工程算法、计算公式封装为工业app；
11.将小回路流程运行中由总体专业调整的参数及与回路迭代关系较小的部分参数制作为小回路的总输入参数表，封装为工业app并制作模板便于从表格直接导入数据管理平台；
12.具体地，所述封装就是固化算法，固化输入输出格式，并与上下游参数关联，封装后的app可以直接获取上游app计算输出的结果，结合断点输入的参数，调用算法，计算得到输出，以固定的形式传递给下游；
13.具体地，所述小回路流程运行指app按照预先设置的运行流程引擎驱动运行；
14.s5、建立数据库模板并明确数据格式，建立小回路流程运行的数据库(模板)，所述数据库是流程中全部数据管理和交换的节点，数据库中包括每一个app的输入和输出参数、设计人员关注的过程参数、总体专业和若干分系统专业所对应的系统性能评判及约束参数；所述过程参数为设计人员关注的参数；
15.s6、将所述数据库模板导入数据管理平台；
16.s7、搭建小回路运行流程，基于所述数据管理平台，进行运行流程配置，所述流程包括控制流和数据流，控制流是app运行的顺序，数据流定义了上下游app数据之间的传递关系，数据流中定义的参数必须存在于数据库中；
17.s8、输入总体原始参数，开始流程运行计算，每一个专业按照控制流依次计算，完成计算后提交任务数据并发布到数据库(中心)，每次更新计算结果同时更新参数对应的版本；
18.s9、流程运行计算完成之后，将小回路流程中的下游app的输出与上游app的或总体的设计要求进行比对，从而使得小回路从逻辑上可以形成闭环，若符合要求，则输出整套过程数据；若不符合要求，调整计算中的部分参数再次完成计算迭代，直到满足要求。
19.进一步地，所述分系统专业包括结构、控制专业，还包括步骤
20.s10、小回路流程的计算结果，作为结构专业强度校核的输入以及六自由度分析的输入。
21.进一步地，所述步骤s4中，总输入参数表和输出参数表的制作模板为参数统计表的格式，包括节点名称、序号、名称、代号、量纲、数据类型、数据精度、参数输出至(流向)、最大值、最小值、典型值。
22.进一步地，所述步骤s5中所述数据库模板的格式为数统计表的格式，包括名称、版本号、代号、单位、测量值、目标值、最大值、最小值、偏离值、值文件、目标文件、发布状态。
23.进一步地，所述步骤s4中，与回路迭代关系较小的部分参数不是由小回路中某个app输出的计算结果，但却是小回路流程运行必需的输入参数。
24.进一步地，所述步骤s4中所述与回路迭代关系较小的部分和s9中所述调整计算中的部分参数，具体以断点输入的形式(作为app的接口之一)直接关联到上游输出和下游输入，填写在app界面。
25.进一步地，所述步骤s6中，所述数据管理平台提供数据存储、数据共享服务，将每个app运行后产生的数据在平台上存储与管理，使不同专业的设计人员以统一的访问入口访问，查看数据版本。
26.本技术实施例提供一种基于mbse的火箭小回路快速论证装置，包括：处理器；
27.存储器，与所述处理器通信连接；
28.至少一个程序，被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行，所述至少一个程序被配置用于：实现所述的基于mbse的火箭小回路快速论证方法。
29.本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被电子设备执行时实现所述的基于mbse的火箭小回路快速论证方法。
30.本发明的基于mbse的火箭小回路快速论证方法涉及的app，在具有以下功能的平台上开发，数据管理平台：可以提供数据存储，数据共享，数据管理等服务的平台，可以将每个app运行后产生的数据在平台上存储与管理，使不同的设计师可以以统一的访问入口访问，查看数据版本；app的封装平台：具有以运行流程引擎的方式调用本地软件按照设计的流程顺序运行，集成多种工程软件的数据接口，可以将上一步软件运行完成后的数据提取需要的部分发送给下一步需要运行的软件。
31.本发明的方法具有如下优点：1.形成统一的数据库，易于版本管控，完成整套参数汇总与校核；2.避免出现不同专业对同一参数使用方法存在差异的情况，对于论证方法没有形成标准的新火箭型号，极大地规避了技术风险；3.结构化标准化的数据传递方式使得上下游专业均不需要对传递数据进行核实确认，也不再需要数据格式预处理，火箭设计方案迭代的效率得到极大提高。
附图说明
32.图1为本发明方法的基于mbse的火箭小回路快速论证流程示意图；
33.图2为本发明方法各app(业务)流程运行示意图，每一个app作为小回路的一部分进行流程运行；
34.图3为本发明方法的弹道专业的标准弹道计算app封装示意图；
35.图4为本发明方法的各专业内部实现设计时所需要调整的参数部分以断点输入的形式显示在输入界面上的app输入界面配置示意图；
36.图5为本发明方法的输入输出参数与app计算模型中的字符代号连接示意图；
37.图6为本发明方法的专业数据库示意图；
38.图7为本发明方法的小回路运行流程配置示意图；
39.图8为本发明方法的app之间的运行顺序示意图。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
41.如图1所示，本发明提供了一种基于mbse的火箭小回路快速论证方法，所述火箭按功能划分为总体专业和若干分系统专业，所述分系统专业还包括若干子系统专业，根据实际请情况所述子系统专业还可能包括下一级子系统专业，包括如下步骤：
42.s1、app工作内容和权限划分，列举出火箭论证阶段参数类专业需要完成的工作内
容，针对若干个专业工作内容对应封装若干个app，每一个app作为一个小回路进行(业务)流程运行(图2)，所述流程运行的内容顺次包括输入参数、计算、满足条件后输出参数、或者不满足条件后重新输入参数-计算-输出参数直至满足条件后输出参数；以数据传递输入输出关系定义：输出参数的app为上游app，被输入参数的app为下游app；
43.具体地，就是梳理火箭论证阶段涉及到的app，明确每个app的内容，内容需要涵盖app实现的功能、目标、和上下游app之间的流转关系，和上下游app之间的接口参数、该app内部若涉及到多个计算文件需要提供计算流程，具体模板参见表1app开发需求清理参考模板：
44.表1
[0045][0046]
s2、app输入输出、运行流程和数据格式格式梳理，
[0047]
列举出每一个app的输入参数，包括参数来源专业、来源app的名称、数据格式、参数代号、量纲、数据精度等信息；所述参数来源专业为该app运行所需的输入数据来源专业；
[0048]
列举出每一个app的输出参数，包括参数传递专业、传递app的名称、数据格式、参数代号、量纲、数据精度信息；所述参数传递专业为该app运行后产生的输出数据传递去向专业；
[0049]
列举出由总体专业调整的参数及与回路迭代关系较小的部分参数，包括参数来源或传递专业、传递app(名称)、数据格式、参数代号、量纲、数据精度信息；
[0050]
其中，与回路迭代关系较小的部分参数，是指不是由小回路某app输出的计算结果，但却是小回路运行必需的输入参数，例如惯组精度、伺服机构的频率、误差，发动机参数等，直接由总体输入，其他专业无权修改；
[0051]
s3、规范上下游app参数传递，检查上下游app间的传递参数的含义与用法，将传递格式固化；
[0052]
传递格式包括数据类型，所述数据类型包括浮点型、整型、布尔型、文件型，还包括数据格式，所述数据格式包括数组、向量、单一值，数据精度；
[0053]
s4、app封装，将各专业的工程经验、工程算法、计算公式封装为工业app；
[0054]
将小回路流程运行中由总体专业调整的参数及与回路迭代关系较小的部分参数制作为小回路的总输入参数表，封装为工业app并制作模板便于从表格直接导入数据管理平台(系统)；
[0055]
总输入参数表和输出参数表的制作模板为参数统计表的格式，参见表2某专业输入参数表，和表3某专业输出参数表，包括节点名称、序号、名称、代号、量纲、数据类型、数据精度、参数输出至(流向)、最大值、最小值、典型值；
[0056]
表2
[0057][0058]
表3
[0059][0060][0061]
具体地，所述封装就是固化算法，固化输入输出格式，并与上下游参数关联，封装后的app可以直接获取上游app计算输出的结果，结合断点输入的参数，调用算法，计算得到输出，以固定的形式传递给下游；
[0062]
总之，工业app封装时将各app内容尽可能固化，专业内部实现设计时所需要调整的参数部分以断点输入的形式也作为app的接口之一，显示在输入界面上，如图4所示；app封装过程包括运行界面配置、app内部计算模型运行流程、上游输入参数定义、下游输出参数定义、输入输出参数与app计算模型中的字符代号连接，如图5所示；
[0063]
断点输入的形式也作为app的接口之一是指：为该app计算的内部调整参数，既不是输入也不是输出，但对输出起到决定性作用；app的输入和输出已封装，直接关联到上游输出和下游输入，断点输入参数由设计人员根据经验或设计情况计算后，直接填写在app界面，与输入参数无关。断点输入的形式可以是数组、浮点型、布尔型，也可以是文件；
[0064]
app的封装平台是：具有以运行流程引擎的方式调用本地软件按照设计的流程顺序运行，集成多种工程软件的数据接口，可以将上一步软件运行完成后的数据提取需要的部分发送给下一步需要运行的软件；包括但不限于市购的sysware.ide索为工程师工作台；
[0065]
经过封装的app，完成一套数据输出，可能调用了多个工程软件，以往需要设计师人为操作，输入数据，现在把这些流程和数据传递关系固化，封装起来，自动运行，只把每次需要人为调整的参数单独列出来，可以改，其他数据都是自动传递的，不能人为修改，保证了数据传递的准确性，避免人为错误；
[0066]
具体地，所述小回路流程运行指app按照预先设置的运行流程引擎驱动运行；
[0067]
s5、建立数据库模板并明确数据格式，建立小回路流程运行的数据库(模板)，所述数据库是流程中全部数据管理和交换的节点，数据库中包括每一个app的输入和输出参数即小回路运行中所有涉及到的接口参数、各专业设计人员关心的过程参数、总体专业和若干分系统专业所对应的系统性能评判及约束参数，导入数据管理平台，如图6所示；所述过程参数为设计人员关注的参数；
[0068]
所述数据库模板的格式为参数统计表的格式，包括名称、版本号、代号、单位(量纲)、测量值、目标(参数来源)、最大值、最小值、偏离值(数据精度)、值文件(典型值)、目标文件(参数输出至)、发布状态；
[0069]
通常数据库格式比参数统计表的格式多了一个发布状态的版本信息，其他都是一致的。
[0070]
s6、将所述数据库模板导入数据管理平台；
[0071]
所述数据管理平台是：提供数据存储、数据共享服务，将每个app运行后产生的数据在平台上存储与管理，使不同专业的设计人员以统一的访问入口访问，查看数据版本；包括但不限于市购的西门子teamcenter awc(数据管理，app间的流程驱动与数据传递)平台；管理app之间的运行流程和数据传递关系，并且也管理过程数据，按照参数版本进行管理；每个app运行时，根据预先设计好的数据传递关系，从数据管理平台的数据库中取数，输入给app，完成运行；
[0072]
s7、搭建小回路运行流程，基于所述数据管理平台，进行运行流程配置；所述流程包括控制流和数据流，控制流是app运行的顺序，数据流定义了上下游app数据之间的传递关系，数据流中定义的参数必须存在于数据库中；运行流程配置，就是向系统明确app运行的次序，以及每个app之间要传递哪些数据；
[0073]
在一个具体实施方式中，如图7所示，在西门子awc平台中完成app运行顺序和数据传递关系的定义，由awc平台的流程引擎驱动各app按照规定的顺序运行。app运行完成后将产生的结果数据上传至awc平台的数据库中进行版本统一管理，并且按照设计的数据传递关系，将下游app所需要的数据提取出来，并完成数据传递。代替了以往设计师线下以文件或表格的形式进行数据传递，提高了工作效率，避免了人为传递错误。
[0074]
awc平台的流程引擎驱动app运行时，即利用awc平台和索为ide平台之间的数据接口，调用封装好的app运行，并将需要与上下游传递的数据与app的输入输出数据建立联系。
[0075]
app之间的运行顺序如图8所示。
[0076]
小回路专业封装app名称如下表4所示：
[0077]
表4
[0078][0079][0080]
由于app是不同人员完成开发的，对于传递的参数在各自的代码中代号存在不一致的情况，将参与传递的数据在app中进行定义，并按照统一的中文名称及参数编号定义，数据流连接时可以使用同名自动连接的功能；
[0081]
s8、输入总体原始参数，开始流程运行计算，每一个专业按照控制流依次计算，完成计算后提交任务数据并发布到数据库，每次更新计算结果同时更新参数对应的版本；
[0082]
s9、流程运行计算完成之后，将小回路流程中的下游app的输出与上游app的(或总体的)设计要求进行比对，从而使得小回路从逻辑上可以形成闭环，若符合要求，则输出整套过程数据(包括每个app的输出数据)；若不符合要求，调整计算中的部分参数再次完成计算迭代，直到满足要求。所述调整计算中的部分参数，具体以断点输入的形式(作为app的接口之一)直接关联到上游输出和下游输入，填写在app界面；所述部分参数为总体或其他专业输入及设计参数，断点输入的形式可以是数组、浮点型、布尔型，也可以是文件。
[0083]
所述分系统专业包括结构、控制专业，还包括步骤
[0084]
s10、小回路流程的计算结果，作为结构专业强度校核的输入以及六自由度分析的
输入；
[0085]
具体六自由度分析的内容是：采用滤波器、校正网络等姿态控制系统参数，箭体气动特性参数，控制系统硬件设备特性参数，动力系统参数等，建立箭体六自由度运动的模型，通过计算每一时刻箭体所受作用力及作用力矩，求得箭体平动和转动的状态变化情况。如果分析合格，一般有两种原因：第一理论上无解，此时需要改变发动机参数，改变控制系统采用的硬件参数，由于这些参数没有在小回路中迭代，而是直接作为小回路的输入参数，需要根据具体情况改进设计参数，重新开始一轮小回路计算；第二app的设计本身有问题，改进算法，或者调整设计参数，重新运行，直到满足要求。
[0086]
本实施例提供一种基于mbse的火箭小回路快速论证装置，包括：处理器；
[0087]
存储器，与所述处理器通信连接；
[0088]
至少一个程序，被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行，所述至少一个程序被配置用于：实现所述的基于mbse的火箭小回路快速论证方法。
[0089]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被电子设备执行时实现所述的基于mbse的火箭小回路快速论证方法。