系统建模与仿真验证软件-用户案例
空间站总体方案设计与多系统综合仿真分析
一、案例背景
客户作为航天器总体设计部门，主要业务包括任务分析、总体方案设计（包括方案设计、总体性能参数分解与综合、轨道设计、分系统设计要求、动力学分析、飞行方案设计等）和总体详细设计。总体设计水平将直接影响到航天器的功能、性能、研制周期及成本。
随着空间站系统组成、功能的复杂化，各专业之间的耦合关系越来越紧密，对系统的各专业的综合验证已达成共识。亟需构建数字化航天器，支持各分系统专项方案、飞行方案及系统总体方案设计与仿真验证，达到“早快全准”的系统设计验证主要目标，并通过积累知识，实现良性循环。
二、建设内容
针对规模庞大的空间站系统，在MWorks平台中基于Modelica建模语言，建立了空间站核心舱、试验舱Ⅰ和试舱Ⅱ的 动力学与控制、能源、环热控、推进、信息、数管、测控七个分系统模型，涵盖总体、分系统、关键单机设备，分别对分系统典型工况进行仿真分析，并集成了空间站单舱、两舱一字型、三舱T字形全系统综合模型，对交会对接、转位等场景进行分析验证，实现了空间站系统级、全边界、全工况的分析验证。
三、应用价值
提升了航天器系统设计仿真能力，提升了最为关键的总体设计水平。
1）使系统设计从静态走向动态，实现设计方案的动态可视化， 构建即可运行，设计师的工作更有趣、体验更好。
2）实现从分系统、单学科设计向系统级、多学科协同设计的转变，可以在航天器系统层面实现动力学、GNC、能源、推进、热控、通信、综合电子等专业的统一建模与仿真联动。
3）实现设计、仿真、验证的一体化，支持可行、方案及详设阶段的设计-仿真-验证-设计闭环迭代，进行需求阶段指标分解合理性验证、方案和详设阶段指标满足性验证，实现构造即可行，提升设计效率。
4）通过早快全的仿真验证手段，实现好快省的航天器方案。
5）基于统一模型提供知识积累的有效方式和手段，可以多种多样的方式将已知的工程原理和设计知识展现在设计师眼前，通过积累的知识模型辅助决策、指导设计。
6）为系统多学科优化提供统一模型支持，为基于模型的系统工程（MBSE）提供系统仿真支撑，可以为其模型计算核心，构建空间站系统或分系统快速方案设计平台。
飞机多领域模型开发及综合集成虚拟试验
一、案例背景
现代民用飞机研制过程中，试验是辅助设计的重要手段。传统飞机试验方式包括地面综合试、试飞试验、其中地面试验又包括铁鸟试验、工程模拟器试验、航电试验台试验等。但在系统研切期，原型机往往不能具备，且某些极限工况的试验存在较大的风险和危险性，仿真试验手段在整个研制过程中就体现出极大的优势和不可替代性。
当前，面向各专业领域已有较成熟的建模工具，但各子建模工具彼此之间孤立或松散耦合，人为割裂了系统整体之间的联系，难以针对整机进行系统的分析。
为了加快开发进程，缩短研发周期，并提高产品综合性能和品质，目前国外先进的航空制造商都积极地在多学科系统集成与整机数字建模方面进行技术探素和革新。
二、建设内容
结合飞机研制流程，建立可靠的飞机级虚拟综合集成试验系统，可用于飞机系统型号初期的验证、系统各系统集成接口验证、针对各类飞行工况的模拟、极限工况的功能性能分析等，从而对飞机系统设计需求进行验证与确认，并为飞机物理综合试验提供预先的技术保障。
基于Modelica以及 Mworks. Sysplorer平台：
（1）建立了民用飞机系统的多物理领域建模与虚拟试验系统框架；
（2）开发了数据分析后处理及可视化软件模块；
（3）制定针对民用飞机的多物理领域模型建模规范；
（4）完成起落架、飞控、液压、环境谱等多领域模型库的开发，并实现多领域系统虚拟试验科目分析。
三、应用价值
提升了飞机设计和试验能力，节省了研发时间和研发成本。
1）拓展了物理试验边界：虚拟试验平台可拓展物理综合试验的边界条件，完成物理试验无法完成的高危试验的仿真验证
2）辅助飞机概念设计：在民用飞机型号研制的概念设计和飞机系统联合定义阶段就能开展系统虚拟集成测试，设计缺陷早期即可发现，减少设计更改周期和重复性设计工作
3）试飞试验风险估计：虚拟试验平台可模拟实际环境的边界条件，完成飞行试验的仿真验证，完成飞行试验的前期准备
4）辅助飞机故障分析：飞机交付后在使用过程中可能出现的各种危险飞行状态，可通过用物理铁鸟与虚拟试验相结合，复现故障和分析故障原因。
