Entwicklung von Methoden zur flexiblen Modellierung von Komponenten physikalischer Systeme unter Verwendung von Bondgraphen

Kurzbeschreibung

Bei der Erstellung von Softwarekomponenten, die physikalische Systemkomponenten nachbilden, geht es darum, die Softwarekomponenten möglichst so zusammenschalten zu können, wie man dies im Labor mit den physikalischen Systemkomponenten tun würde. Zu diesem Zweck wurde die Methodik der objektorientierten Modellierung physikalischer Systemen entwickelt [1].

Natürlich ist eine Softwarekomponente nie im Stande, eine physikalische Systemkomponente in all seinen Eigenschaften zu repräsentieren. Einschränkungen sind notwendig und auch wünschenswert, um den Rechenaufwand in Grenzen zu halten.

Bondgraphen eignen sich besonders gut für die objektorientierte Modellierung flexibler physikalischer Systemkomponenten, da die Schnittstellen der Bondgraphen gegen aussen Leistungsflüsse darstellen, die leicht und sicher in objektorientierter Weise miteinander gekoppelt werden können, ohne dass dadurch ungewollte Nebeneffekte auftreten.

In diesem Projekt ging es darum, aufzuzeigen, wie Bondgraphenmodelle hierarchisch eingesetzt werden können, um daraus Modelle komplexer physikalischer Systeme zu erstellen, die bis anhin durch schlecht strukturierte und beinahe unwartbare Softwareeinheiten beschrieben worden waren [2]. Als Beispiel wurde eine gyroskopisch stabilisierte Plattform gewählt, wie sie zum Beispiel für die Zielsuchautomatik einer Lenkwaffe benötigt werden [3,4].

Wichtigste Publikationen

1. Cellier, F.E., H. Elmqvist, M. Otter (1995), Modeling from Physical Principles, The Control Handbook (W.S. Levine, ed.), CRC Press, Boca Raton, FL, pp.99-108.

2. Cellier, F.E. (1992), Hierarchical Non-Linear Bond Graphs: A Unified Methodology for Modeling Complex Physical Systems, Simulation, 58(4), pp.230-248.

3. McBride, R.T. and F.E. Cellier (2001), A Bond-graph Representation of a Two-gimbal Gyroscope, Proc. ICBGM’01, 5^th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Phoenix, Arizona, pp. 305-312.

4. McBride, R.T. and F.E. Cellier (2003), Object-oriented Bond Graph Modeling of a Gyroscopically Stabilized Camera Platform, Proc. ICBGM’03, 6^th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Orlando, Florida, pp. 223-230.

5. McBride, R.T. (2005), System Analysis Through Bond Graph Modeling, PhD Dissertation, Dept. of Electr. & Comp. Engr., University of Arizona, Tucson, AZ.

Sponsoren

• Raytheon, Inc.

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