本发明专利技术提供了一种基于多学科主模型技术的综合化电子设备多学科优化建模方法，包括：对电子设备学科分析模型及多学科分析模型的三组元模型定义；对电子设备主模型(Master?Model，MM)涵盖内容的界定，提供电子产品多学科主模型描述；根据主模型派生各学科应用模型需求，对多学科主模型(Multidisciplinary?Master?Model，MMM)的概念定义和特点进行归纳；确定了基于设计规则的MMM多学科建模方法。本发明专利技术弥补了电子行业多学科设计无法明确模型需求、数据库需求和数据接口需求的理论缺陷，对电子产品优化设计平台集成建模提供了有效途径和方法指导。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于涉及传热学、力学和电磁学科等多学科综合电子行业设备设计模型建立技术，尤其是适用于研制、开发综合化航空电子设备产品的通用设计平台的建模方法。
技术介绍
随着科学技术的迅猛发展，航空电子设备已进入综合化航空电子设备研制阶段。 近十年来，航空电子设备综合化的研究已取得了明显的进展，并在各种新型机种上得到了应用。综合化航空电子设备所处环境恶劣，电磁兼容性要求高。由于电子行业模块化综合化电子设备结构形式上的高度集成化、电路设计和工艺上的高密度立体组装等多种技术运用，系统中热、振动、电磁兼容设计等学科交叉影响，甚至藕合作用带来的多学科矛盾问题日益突出。开展电子设备多学科综合优化设计技术研究弓丨起业内人士的广泛关注。建立良好的学科设计模型是开展学科设计任务的前提，况且涉及综合化电子设备的多学科设计将面临的建模复杂、涉及模型种类多、模型间数据传递驱动困难。传统的电子设备设计过程，通常是从各学科自身需求出发建模，这种建模方法可能会导致设计对象的同一属性，在不同的学科中存在较大差异，尤其是在分析模型求解过程中，扮演完全不同的地位，并形成潜在的指标优化方向、模型描述不一致导致信息传输冲突和可操作性难度大等问题；在进行多学科优化时，这种基于各学科需求建立的模型，由于采用的各学科分析软件核心构成和模型求解器(算法)不同，各学科模型间数据传递和模型数据一致性问题将形成技术障碍；其中，采用的异构平台和数据库软件间不同格式间数据传递通信，由于必须定制点对点信息传递和识别接口软件，当异构软件数量增多、数据交换较多时，接口软件设计十分复杂，而且由于平台软件的升级也会导致接口软件的重新定义、重新设计。如何开展电子设备多学科优化设计，从技术上迫切需要一种简单可行的途径来描述产品的结构属性，并实现同数据、规则知识库等信息的关联，实现各个学科分析模型、多学科综合问题描述和求解中信息驱动交换与同步，既是电子设备多学科优化设计平台开发的基础，也是开展电子设备多学科优化设计的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提出一种具有理论指导性、 可操作性强，各学科模型间数据传递和模型数据一致性好的建模方法，以解决综合化电子设备多学科优化设计面临的建模要求复杂、涉及模型种类多、模型间数据传递驱动困难等问题。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供的一种基于多学科主模型技术的综合化电子设备建模方法，其特征在于包括下列步骤(1)采用“结构-行为-功能”的三组元模型描述产品学科模型，确定学科的结构、 行为和功能要素，定制通用产品功能组成构件的设计结构参数并定义生成模型重构驱动规则；将各学科模型结构参数与功能的关联关系及学科模型重构驱动规则一道确定为构件设计规则，建立相关学科构件规则库模型；(2)依据综合电子设备构件组成和学科功能组成需求，关联构件规则库与数据库， 输入驱动主参数和数据特性参数驱动已有构件设计规则，确定装配约束关系和环境条件边界定义，数据库与各规则库构件关联、驱动约束，有序排列各构件，构建为各学科提供几何和非几何部分结构信息的多学科的主模型(Master Model, MM)，利用主模型派生出各学科分析模型；(3)据多学科设计问题确定学科间模型耦合关系，定义设计参数、设计目标和约束条件完成综合多学科模型建立。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。产品的主模型技术正是基于上述需求而产生的，利用主模型(MasterModel，MM) 可以派生出各应用模块所需的应用模型，模型的统一利用主模型的技术实现，主模型和各应用模型间的信息共享和交换得到大大改善，接口软件相对固定和单一。首先本专利技术所建立的三组元描述模型能避免不同电子设备学科在设计参数、求解过程和性能判定中的不同带来的描述复杂性缺陷，便于进行学科耦合问题描述和分层次定义。其次所建立的学科三组元模型，可实现等效简化问题描述定义生成模型重构驱动规则， 便于设计经验和知识积累；再其次是通过关联数据库和设计规则，定义约束关系和环境条件边界驱动生成产品模型和分析模型的方式便于统一规范电子产品设计流程，为产品优化设计平台开放奠定良好的基础；最后本专利技术提供的学科间结构、功能的耦合关系定义和数据流定义，满足了实际工程应用中电子设备多学科问题多样性需求。附图说明下面结合附图和实施进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实例范围之中。图1显示的电子设备学科问题的三组元描述模型。图2显示的典型电子设备多学科综合模型组成示意图。图3显示的是基于设计规则的多学科综合优化模型(MMM)设计流程。图4显示的是某模块简化模型示意图。具体实施例方式以下结合附图，对本专利技术的具体实施步骤作进一步的详细说明。参阅图1。根据本专利技术，三组元模型是采用“结构-行为-功能”描述的学科模型。其中结构作为设计和分析对象电子设备产品的物理属性或特征描述，在电子设备产品优化设计过程中表现为电子设备产品的相关设计变量；行为是对设计对象电子设备产品功能进行分析、计算过程；功能是设计对象在特定条件下表现的性能、能力。依据学科三组元模型的定义及描述，在面临学科问题设计时，通过确定结构、行为和功能要素，直接利用现有商用成熟软件，可以确定各自学科三组元模型定量关系。在面临电子设备多学科综合优化设计时，各学科的三组元模型之间必然存在一定的关联或耦合关系结构-结构耦合，结构-功能耦合，功能-功能耦合三类。结构-结构耦合通过设计变量共享，通过各学科模型共同设计变量驱动各个学科模型实现学科功能变化；结构-功能耦合，如一个学科模型的功能指标作为另一个学科模型的功能参数，可以通过定制学科信息的传递、提取和识别规则方法进行解决；功能-功能耦合需要确定各个学科功能指标对综合优化目标的影响定性、定量关系，即参数解耦技术研究进行解决。可以利用三组元模型描述产品学科模型，确定结构、行为和功能要素；以学科分析三组元模型描述需求，定制通用产品功能组成构件的设计参数(结构)，由相关参数绘制(或描述)图形(或学科模型)，并将参数和功能的关联关系确定为构件设计规则；通过驱动已有构件设计规则，确定装配约束关系和环境条件边界定义，数据库与各规则库构件关联、驱动约束实现各学科产品模型和分析模型建立。产品各组成构件基于特征装配树的形式进行管理；根据学科间结构、功能耦合关系，确定综合模型数据及数据流，完成综合多学科模型建立。参阅图2。通常一个综合化电子设备的多学科综合优化模型由主模型、多个学科分析模型及综合优化模型组成。其中主模型是以软件为中心的一个中央数据库，包括支持各学科生成学科分析模型所将会用到的各类结构信息(几何和非几何部分)、工程环境数据库、材料数据库、产品实体模型(网格模型)等等。该主模型具备作为电子产品各学科三组元模型中结构提供数据的唯一出处，也作为驱动学科模型行为进行学科模型功能评判活动的源头点，一方面保证信息充分，另一方面又消除“数据冗余”，即信息完整性；主模型将不同学科对应模型串联起来，各个学科所需的模型只由主模型通过信息传递驱动派生，所需的数据或参数定义只由主模型传递和提供解释，可以避免产品数据或参数的冗余和不一致，即数据协调一致性；任何学科模型的任何独立行为导致的结构变化都能有效的反映在主模型中，并通过主模型驱动传递给关联学科模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于多学科主模型技术的综合化电子设备建模方法，其特征在于包括下列步骤：（１）采用“结构－行为－功能”的三组元模型描述产品学科模型，确定学科的结构、行为和功能要素，定制通用产品功能组成构件的设计结构参数并定义生成模型重构驱动规则；将各学科模型结构参数与功能的关联关系及学科模型重构驱动规则一道确定为构件设计规则，建立相关学科构件规则库模型；（２）依据综合电子设备构件组成和学科功能组成需求，关联构件规则库与数据库，输入驱动主参数和数据特性参数驱动已有构件设计规则，确定装配约束关系和环境条件边界定义，数据库与各规则库构件关联、驱动约束，有序排列各构件，构建为各学科提供几何和非几何部分结构信息的多学科的主模型（Ｍａｓｔｅｒ Ｍｏｄｅｌ，ＭＭ），利用主模型派生出各学科分析模型；（３）据多学科设计问题确定学科间模型耦合关系，定义设计参数、设计目标和约束条件完成综合多学科模型建立。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方伟，卢凉，冯刚英，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：90
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