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随着机电产品复杂程度的不断增加，基于模型的系统工程(Model BasedSystems Engineering，MBSE)日益成为多域复杂机电产品设计的重要方法。该方法强调系统设计模型在产品设计过程中的核心作用。目前，针对系统设计模型的研究逐渐成为关注的热点，但如何基于系统设计模型实现多域间模型的集成仍很不完善，无法支持复杂机电产品不同领域间设计动态关联与集成。在模型生成、多域间模型依赖建模与更新、变更处理及非预期耦合效应识别等方面仍有待研究。为此，本文基于标准系统建模语言(System Modeling Language，SysML)，围绕以上问题展开研究，主要工作包括: (1)基于系统设计模型的初始CAD模型自动生成方法。初步的系统物理结构空间布局表示是系统设计模型面临的重要问题。本文先提出基于SysML的系统构件几何信息建模方法，表示系统构件的空间布局。然后提出基于三元图文法(TripleGraph Grammar，TGG)的SysML模型至EXPRESS模型转换方法，最后计算空间布局中的构件约束关系，生成基于STEP AP203标准的初始CAD模型，以支持后续详细设计过程。 (2)基于有限状态机的多域依赖模型定义及更新方法。多域模型之间的依赖模型是系统设计模型的重要组成部分。根据多域依赖模型的建模需求，通过引入有限状态机模型，提出支持依赖关系动态变换的依赖模型定义及相应的更新算法，支持依赖模型的参数变化更新及结构变化更新。为实现依赖模型的自动更新，将研究提出系统模型变更的自动识别方法，为依赖模型更新提供输入。 (3)基于优化策略的多域设计变更处理方法。一个领域的设计变更需通过系统设计模型传播至其它相关领域模型。针对来自多个领域的不同设计变更，本文引入设计意图的概念，通过构建多目标优化模型求得尽可能维护各领域设计意图、且整体设计质量得到改善的优化解，作为原设计变更的替代方案，避免影响其他领域设计活动。 (4)基于局部影响区域的非预期耦合物理效应高效识别算法。支持对系统设计模型进行耦合分析是系统设计阶段的重要目的之一。针对不同系统构件的输入输出流及构件本身相互耦合可能引起非预期物理效应的现象，首先对物理效应和构件进行建模，通过空间索引来确定构件的局部影响范围，从而限定识别区域，避免识别过程中的组合爆炸问题。根据已定义的构件和物理效应库，识别算法通过检测特定物理效应的触发条件是否满足来判别该效应是否发生。 论文最后基于上述研究成果，以五连杆机器人为例，验证所提方法的有效性。