基于构件—软总线的公路设计与仿真协同模型研究

从公路设计的特点出发,探讨了公路仿真技术在公路CAD系统的应用特点和公路设计对仿真系统的需求,进而构造了基于构件-软总线的公路设计仿真协同框架,从而提高了计算机技术对公路设计的支持层次。

公路设计与仿真协同框架

现在随着人民群众的生活水平的上升,人们越来越重视公路设计与仿真协同框架的建构,公路设计是采用某种适合的方式方法合理地设计公路,而仿真协同框架的建构,就需要我们重视两个方面,即仿真和协同,仿真,也就是模拟真实,采用某种不常用手段来达到符合实际使用标准的目的,而协同,就是要在公路设计中,各个技术协同配合,共同建构一个合理的设计框架,这更需要我们认真仔细地去思考和讨论。

射频异构集成微系统多层级协同仿真建模与PDK技术综述

作为后摩尔技术的可选路径之一,基于异构集成工艺实现的集成微系统具有高集成度、低成本、高性能等优点,引起学术界和工业界的广泛关注。异构集成微系统设计是以系统为中心的多层级协同设计,对传统以晶体管为中心的设计方法和设计流程带来新的挑战,同时对设计环境的开发带来新的要求。本文对射频集成微系统设计中所需的基础器件/结构建模方法、多工艺混合工艺设计套件(Process Design Kit,PDK)技术、以及电路-模块-系统多层级协同仿真等技术最新进展进行综述。

微型组合导航SIP芯片的PDN电热协同仿真与优化

随着SIP芯片逐步小型化和集成化,导致芯片对PDN的直流压降、电流密度以及系统的温升控制要求越来越高.本文通过改变载流导体的面积来改善直流压降和电流密度过高的问题,同时针对芯片温升研究通过合理优化热过孔阵列的孔径、过孔数量以及镀铜厚度来减小热阻以达到控制芯片温升的目的.仿真结果表明,增加载流导体的面积能有效降低直流压降和电流密度,且还留有很大的裕量;而热过孔阵列的合理布局能有效控制芯片温升,从而提升了芯片的功能和可靠性.

多学科协同仿真液压挖掘机动力学研究

通过采集液压挖掘机作业轨迹等参数,基于Altair软件Activate和Motion模块,建立挖掘机机构-结构-液压-控制多学科协同仿真模型,以挖掘机作业轨迹为控制目标,对比分析动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸仿真和试验的受力情况,结果表明:仿真与试验的受力趋势相同,动臂油缸作用力平均偏差为5%、斗杆油缸作用力平均偏差为2%、铲斗油缸作用力平均偏差为2%。研究表明,基于多学科协同仿真的挖掘机模型,可以很好地模拟挖掘机作业时的油缸受力情况,该模型可减少试验次数、降低试验成本,同时为挖掘机结构优化设计提供载荷数据,具有一定的工程意义和价值。

斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法

重力储能具有安全性高、成本低、寿命长、存储能量无衰减、建设周期短及环境友好等优势。其中,斜坡式重力储能可以利用山体自然落差降低建设成本,并减少占用平地资源,是长时大容量储能领域的重要前瞻性技术之一。然而,斜坡式重力储能系统具有机械与电气动态高度耦合的特点,现有仿真模型难以完整描述其动态特性。针对该问题,本工作提出了一种斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法。首先,采用三维机械设计软件Solidworks建立包括斜坡、轨道、载重小车和质量块的机械系统框架模型;然后,将Solidworks中建立的模型导入多体动力学仿真软件Adams,并建立载重小车与链传动机构的联系,获得机械系统完整模型;最后,将Adams中的机械模型导入Simulink,并建立与电气模型的联系,从而获得机电联合仿真模型。将所提出的多软件协同仿真模型与Simulink独立仿真模型,在电网正常和异常工况下分别进行仿真对比,结果表明多软件协同仿真模型能够更加全面地描述斜坡式重力储能系统的动态特性。因此,多软件协同仿真模型能够更好地支撑对斜坡式重力储能的功率特性分析、安全性评估和机械参数优化设计等工作。

复杂产品协同仿真平台的研究与实现

支持多领域协同CAx/DFx技术的协同仿真技术是当前复杂产品设计分析中的一个研究热点。本文主要研究基于先进分布仿真技术、支持多领域协同CAx/DFx技术开发的协同仿真平台。并给出了一个基于多领域协同仿真的复杂产品设计、分析应用案例。初步实践表明协同仿真平台支持异地分布建模、协同仿真 ,支持不同领域仿真分析工具的集成与互操作 。

协同仿真平台中的仿真组件技术及其实现

在面向服务的理念指导下,将仿真组件技术引入协同仿真平台的应用开发中,即由元素模型、组件模型和成员模型三种层次的仿真组件组成仿真系统,使用仿真组件提供的服务完成仿真任务,并详细介绍三种组件的概念、构成、开发和部署等关键技术。开发应用时采用面向组件的建模工具描述系统的静态结构和动态行为,根据静态结构自动生成三种组件的框架代码,用户加入功能实体后即完成了仿真的开发,运行时根据动态行为调度仿真组件进行协同工作。

多学科虚拟样机协同建模与仿真平台及其关键技术研究

针对面向多学科虚拟样机开发的协同建模与仿真平台,建立了其系统体系结构和技术体系结构。提出了该平台解决多学科虚拟样机协同建模与仿真问题中的4项关键技术,包括:①面向模型的多领域协同仿真技术;②基于系统工程理论和组件技术的建模技术;③网格技术和微软自动化技术;④采用可扩展标记语言和产品生命周期管理系统的集成技术。给出了一种符合并行工程思想的基于该平台的虚拟样机开发过程模型。最后,简要介绍了该平台在船舶领域的一个应用范例,以及在航天、船舶和卫星等领域的初步实践,表明该平台能有效支持虚拟样机工程。

多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算

为了有效解决电机温升不易准确计算的难题,该文首先提出基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算理念,详细论述温升计算的流程。基于热传导理论,论文导出槽内绕组等效导热系数的计算方法,有效地考虑了漆包线绝缘层、浸渍漆和微孔对电机温升的影响。以一台48槽/8极高密度永磁电机样机为例,基于多领域协同仿真的计算方法,精确计算样机的铁耗、计及集肤效应的交流绕组铜耗,以及永磁体的涡流损耗和电机内的温度场。最后,进行样机的温升试验,温度场计算值与试验结果基本吻合,验证了基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算方法的准确性和有效性。

支持虚拟样机的协同仿真平台关键技术研究

为了支持虚拟样机开发环境中不同领域、分布、异构的仿真系统间的信息共享和互操作,提高协同仿真平台的可扩展性和灵活性,提出了灵巧产品模型建模、协同仿真资源库集成管理方案和协同环境运行框架,并具体说明了基于DCOM的仿真工具协同的关键实现技术,支持仿真联邦管理的数据库设计和CORBA的应用实现技术。通过轿车虚拟开发的初步应用实践,基于上述研究所开发的平台能有效支持复杂产品的虚拟开发。

大型装置起竖系统协同仿真研究

以液压驱动的大型装置起竖系统为研究对象,选择Pro/E、ADAMS、AMESim和MATLAB/Simulink作为软件环境,探讨了复杂机电液一体化系统建模与协同仿真的实现策略。利用Pro/E和ADAMS软件建立起竖机械系统多体动力学模型,利用AMESim软件建立起竖液压系统的模型,利用Simulink建立控制系统的模型,并以MATLAB/Simulink为主仿真环境,通过软件接口将多体动力学模型和液压系统模型集成到MATLAB/Simulink中,并利用参数关联构建系统完整的仿真模型,实现了机械、液压、控制系统仿真模型的有机集成。研究结果对复杂机电液一体化系统的协同仿真与优化设计具有一定的指导意义。

基于接口的协同仿真技术在动态优化设计中的应用

机械系统进行结构动态优化设计的最终目标大多归结为对其进行几何形状的优化,在应用极小值原理对机械结构进行三维形状优化设计时,通常须要使用复杂数值方法才能求解,并且求解的过程相当困难。将先进的协同仿真技术作为一种有效求解工具应用到极小值原理的动态优化设计中,实现对不同设计变量的目标函数的求解。以行星框架为例,采用基于接口的协同仿真技术为求解工具,以行星轮数目为参变量,应用极小值原理对行星框架的几何形状进行动态优化设计,对行星框架的疲劳损伤寿命提供量化数据,为对其进行结构改进提供科学理论依据。

融合时间同步策略的主从式信息物理系统协同仿真平台实现

随着电力系统与信息通信系统耦合程度的不断加深,通信带来的信息延时、数据丢包和网络链接中断等问题使得传统的电力系统仿真方式(解耦通信或理想通信仿真方式)难以满足现实的需求。文中在分析现有信息物理系统(CPS)建模技术的基础之上,设计了基于MATLAB和OPNET的主从式CPS协同仿真平台。详细阐述了协同仿真平台的系统架构,以及协同仿真平台中的物理系统模型、信息系统模型、仿真交互模型和基于软件的虚拟量测设备的建模实现方式,重点分析了所设计的融合式时间同步策略。最后通过微电网仿真算例,验证了所建立的协同仿真平台及其时间同步策略的准确性和有效性。

基于Pro/e与ANSYS WORKBENCH的复杂装配件协同仿真及优化

针对单一环境下复杂装配件设计过程存在的局限性,提出了基于Pro/e与ANSYSWORKBENCH协同仿真及优化的解决方案。对Pro/e与ANSYS WORKBENCH协同仿真及优化过程的关键技术——参数化建模、参数传递、接口问题、连接问题、网格策略及优化方案进行了系统的研究。并给出了一个基于该方案的复杂装配件设计、分析及优化的应用案例。初步的实践表明该方案可以有效的解决复杂装配件设计、分析及优化问题。

支持协同仿真的模型库管理技术研究

根据协同仿真中对于模型管理的需求,研究了基于 CORBA 的模型库管理系统的三层体系结构,提出了基于模型字典和模型结构相结合的改进面向对象的模型表示方法,研究和实现了模型的版本、配置、操作等管理技术,最后以汽车姿态控制系统为例,对以上设计思想的可行性加以验证。

基于虚拟样机技术的飞机地面运动多学科协同仿真

将多学科协同仿真技术应用于飞机地面动力学研究,以ADAMS/Aircraft软件的多体动力学建模为核心,联合CATIA软件生成飞机和起落架几何构件,联合PATRAN/NASTRAN软件进行模态分析生成柔性体,联合MATLAB软件建立控制系统模型,采用落震与静力试验的结果校核模型,然后对飞机地面滑跑转弯、防滑刹车、摆振等运动进行多学科协同仿真。结果表明,该仿真模型能准确模拟飞机的地面运动,并得到一些有意义的结论。

基于Matlab/Fluent的协同仿真技术

基于一维理论的火炮后坐运动仿真将液压阻力系数取为常数,导致液压阻力计算值与实际相差较大。针对该问题,提出基于Matlab/Fluent的协同仿真技术进行后坐运动计算,弥补一维理论的不足。在建立符合实际结构的制退机二维模型基础上,利用Matlab计算火炮运动参数,用Fluent计算流体压力参数,通过外部文件接口实现数据交换,达到准确模拟火炮后坐动态过程的目的。以某型火炮为例进行后坐仿真计算和射击试验验证,结果证明该方法是可行和有效的。

基于HLA的协同仿真运行研究

对应基于HLA的多领域建模,提出基于HLA的协同仿真运行。对HLA的标准MOM交互类进行扩充,增加有关仿真运行暂停、继续,仿真撤销,仿真结束的交互类;定义用于仿真运行启动的CORBA接口;对仿真运行管理器增加判断参与仿真联邦执行的所有成员是否正常加入的功能,并管理三个仿真联邦同步点,以保证协同仿真运行。

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要,在单学科仿真建模的基础上,进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例,利用ADAMS/Controls模块,将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接,建立连杆-关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型,并进行协同仿真运行,表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。