一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，步骤如下：样机经过虚拟化过程映射到数据空间中，形成数据空间中的虚拟样机对象；对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，得到样机集成后的系统状态参量的虚拟化时间演化结果，通过比较该演化结果与设计预期状态的一致性，验证系统集成后运行状态的正确性。本发明专利技术给出了一个具有普适性的数学物理方法范式，多体问题被解耦成为大量的两体问题的叠加，能够广泛封装各类异构模型。封装各类异构模型。封装各类异构模型。
【技术实现步骤摘要】
一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法
[0001]本专利技术涉及一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，属于系统工程领域。
技术介绍
[0002]虚实融合试验是将分系统样机虚拟化之后，按照统一的建模范式封装，基于数字线程在数字域开展权威虚拟化试验。权威虚拟化是一个系统的在数字域可以运行的数字模型，它通过仿真运行，呈现该系统的输入、操作环境、内部功能和行为，本质上是某装备或某系统具有确定可信度的一个仿真应用系统。其主要目的是验证全系统集成后的行为、性能和效能。工程数据本身具有巨大的异构性，其集成与虚拟化存在严重的互操作壁垒。
[0003]为了让虚拟化后的系统样机，具备广泛的互操作兼容性和虚拟化拓展性，需要基于具有普适性的数学物理方法对多系统构成的多体相互作用系统进行动力学集成解算；并且进一步在该方法的基础上构建分布式软件，实现异构数据对象的互联、互通、互操作。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，给出了一个具有普适性的数学物理方法范式，多体问题被解耦成为大量的两体问题的叠加，能够广泛封装各类异构模型。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，包括：
[0006]样机经过虚拟化过程映射到数据空间中，形成数据空间中的虚拟样机对象；
[0007]对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，得到样机集成后的系统状态参量的虚拟化时间演化结果，通过比较该演化结果与设计预期状态的一致性，验证系统集成后运行状态的正确性。
[0008]所述数据空间中的虚拟样机对象包括产品属性和状态属性，其中产品属性为样机本身的物理形式的描述；状态属性为表征样机运行状态的属性。
[0009]所述对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，包括：
[0010]在数据空间建立虚拟样机对象的状态变量池，使在任意时刻T，系统状态用态矢量描述，记为|A(T)>，|A(T)>是一个希尔伯特空间的广义坐标系的态矢量，在计算机中实现为一个变量池或结构体，包含产品属性和状态属性中具有特定值的变量；在数据空间对虚拟样机对象的数据进行初始化，包括对虚拟样机对象的状态变量进行定义检查、赋初值；
[0011]对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，按顺序分别进行环境交互计算、多体交互计算和时间传播计算；在计算过程中，用算符表示相互作用，使试验系统的状态参量随时间演化，符号记为
[0012]根据完成全部交互计算后的状态演化结果对虚拟样机对象进行状态更新。
[0013]所述虚拟样机包含系统经过研制过程后形成的全部信息，包括形态描述、行为描述两类；其中形态描述在虚拟化过程中转换为产品属性对象，行为描述转换为状态属性对象和交互方法对象。
[0014]所述的环境交互计算，包括重力、气动力、气动热、辐射加热、电磁辐射场因素，使用狄拉克符号记为具体计算方法为：在多体交互计算开始之前，按顺序与所有参加集成虚拟化试验验证的样机进行交互计算，分别计算出每一个样机所受到的上述环境影响，之后对其中同类影响进行求和，即求合力、求合热场、求合电磁环境场。
[0015]所述的多体交互计算，使用狄拉克符号记为A为相互作用的使能者，B为相互作用的接受者；多体交互计算得到全部子系统内部交互产生相互作用的过程如下：
[0016]所有参加集成虚拟化试验验证的样机排序，全部样机构成完整的系统或体系，按照顺序逐个计算相互作用，包括力、热流、信息流；
[0017]计算某样机和其它样机的相互作用时，遍历序列中该样机为相互作用接受者的全部算符；
[0018]全部相互作用的结果|A(Δ))，基于统一的初态进行计算，即使用每一次动力学仿真的初态|A(T)>计算外场效应、相互作用效应；动力学演化结果的末态表示为|A(T
′
)>＝|A(T))+|A(Δ)>；
[0019]若针对样机态中的某一个变量，存在多个相互作用算符能够导致该变量的变化，则须对全部的|A(Δ)>进行矢量或标量累加计算。
[0020]所述的多体动力学演化计算，计算过程所涉及的算符的计算机实现形式，包括机理模型、数据模型和实物封装模型三类；算符的计算机实现方法为一种可以被调用的方法函数，其输入输出均为与态矢量具有相同形式的变量池。
[0021]所述机理模型，指具有可以求解的微分方程表达式的数学模型，通过函数封装的方式给这些数学模型赋初值，求时间演化后的末态值，并将末态值返回。
[0022]所述数据模型，是根据试验空间数据构建的近似模型或拟合模型，其中，试验空间是试验系统的态、运行模式、时间之间所构成的空间，其集合可以表示为通过函数封装的方式给这些根据输入查表差值，求时间演化后的末态值，并将末态值返回。
[0023]所述实物封装模型，指将实物样机的物理输入输出接口封装为计算机程序接口，并获取输入输出数据的模型。
[0024]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0025](1)采用狄拉克符号作为基础建模范式，具有针对多体问题的广泛适应性，较传统的纯函数输入输出匹配的描述方式，提供了系统之间相互作用的严格数学表达形式。
[0026](2)将传统的多系统联立微分方程求解问题转化为多个两体相互作用的结果的叠加，降低了集成难度。
[0027](3)采用相互作用算符的形式描述相互作用，可以逐步增加系统之间交互的复杂性，符合工程实践中认识由浅到深的规律。
附图说明
[0028]图1为本专利技术方法流程图。
具体实施方式
[0029]本专利技术一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，包括：
[0030]样机经过虚拟化过程映射到数据空间中，形成数据空间中的虚拟样机对象；
[0031]对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，得到样机集成后的系统状态参量的虚拟化时间演化结果，通过比较该演化结果与设计预期状态的一致性，验证系统集成后运行状态的正确性。
[0032]所述数据空间中的虚拟样机对象包括产品属性和状态属性，其中产品属性为样机本身的物理形式的描述；状态属性为表征样机运行状态的属性。
[0033]所述对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，包括：
[0034]在数据空间建立虚拟样机对象的状态变量池，使在任意时刻T，系统状态用态矢量描述，记为|A(T)>，|A(T)>是一个希尔伯特空间的广义坐标系的态矢量，在计算机中实现为一个变量池或结构体，包含产品属性和状态属性中具有特定值的变量；在数据空间对虚拟样机对象的数据进行初始化，包括对虚拟样机对象的状态变量进行定义检查、赋初值；
[0035]对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，按顺序分别进行环境交互计算、多体交互计算和时间传播计算；在计算过程中，用算符表示相互作用，使试验系统的状态参量随时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，其特征在于,包括：样机经过虚拟化过程映射到数据空间中，形成数据空间中的虚拟样机对象；对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，得到样机集成后的系统状态参量的虚拟化时间演化结果，通过比较该演化结果与设计预期状态的一致性，验证系统集成后运行状态的正确性。2.根据权利要求1所述的一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，其特征在于,所述数据空间中的虚拟样机对象包括产品属性和状态属性，其中产品属性为样机本身的物理形式的描述；状态属性为表征样机运行状态的属性。3.根据权利要求1所述的一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，其特征在于,所述对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，包括：在数据空间建立虚拟样机对象的状态变量池，使在任意时刻T，系统状态用态矢量描述，记为|A(T)>，|A(T)>是一个希尔伯特空间的广义坐标系的态矢量，在计算机中实现为一个变量池或结构体，包含产品属性和状态属性中具有特定值的变量；在数据空间对虚拟样机对象的数据进行初始化，包括对虚拟样机对象的状态变量进行定义检查、赋初值；对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，按顺序分别进行环境交互计算、多体交互计算和时间传播计算；在计算过程中，用算符表示相互作用，使试验系统的状态参量随时间演化，符号记为根据完成全部交互计算后的状态演化结果对虚拟样机对象进行状态更新。4.根据权利要求1所述的一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，其特征在于，所述虚拟样机包含系统经过研制过程后形成的全部信息，包括形态描述、行为描述两类；其中形态描述在虚拟化过程中转换为产品属性对象，行为描述转换为状态属性对象和交互方法对象。5.根据权利要求3所述的一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，其特征在于，所述的环境交互计算，包括重力、气动力、气动热、辐射加热、电磁辐射场因素，使用狄拉克符号记为具体计算方法为：在多体交互计算开始之前，按顺序与所有参加集成虚拟化试验验证的样机进行交互计算，分别计算出每一个样机所受到的上述环境影响，之后对其中同类影响进行求和，即求合力、求合热场、求合电磁环境场。6.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓路，贾长伟，沈波，王立伟，刘闻，汪宏昇，张恒，张冶，王长庆，苑少乾，王小辉，郑小鹏，赵山杉，贾倩，郜艳琴，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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