基于Modelica的月球车通信系统建模仿真

【摘要】：月球探测二期工程将实现我国对地外天体的首次直接探测，月球车是我国自主研发的集航天系统工程和智能机器人为一体的复杂航天器。为了对月球车系统进行清晰描述，必须对其信息物理系统进行建模，在模型的基础上进行仿真，验证月球车系统的可靠性和安全性，验证信息物理系统技术在月球车系统上的应用效果。 本文首先对多领域统一建模语言Modelica进行分析，给出几种常用的建模方法，面向对象建模、陈述式建模、连续离散混合建模和多领域统一建模，并对每种建模方法给出案例应用实践。在对常用建模方法进行综合比较后，总结使用Modelica多领域统一建模语言对月球车通信系统建模的优势。 随后本文分析了月球车信息物理系统的功能与组成、运行环境和技术要求，提出采用多领域建模语言Modelica，完成CAN通信总线信息层和物理层的建模仿真，做到在统一平台下的信息物理系统融合。本文基于Modelica，对CAN2.0B通信协议进行总体设计，完成物理层建模、数据链路层建模和应用层建模，并对CAN2.0B通信系统模型进行集成。至此建立完整的月球车CAN2.0B通信系统基于Modelica的模型库。 然后，针对月球车CAN2.0B通信总线工作的实际情况设计了不同的仿真工况，通过使用月球车CAN2.0B通信模型库建立不同的工况模型，仿真分析不同工况下CAN2.0B通信的效果和影响。仿真工况包括双绞线长度对通信性能的影响，终端匹配电阻对通信性能的影响，节点数对通信性能的影响，发送命令冲突时对总线网络通信的影响，整体应用案例。 最后对本文的研究进行总结，介绍本文的主要研究成果。同时也提出研究的不足之处，给出研究内容的改进方向，并对后续深入研究做出展望，以供后续相关研究人员做参考。