基于HLA的多领域建模研究

针对目前缺乏一种具有标准性、开放性、可扩充性,支持分布式仿真,基于商用仿真软件的多领域建模方法,提出基于HLA的多领域建模。首先提出将一个模型的输出变量映射到另一个模型输入变量的原则和实现方法,然后提出HLA应用层程序框架,以支持将各领域仿真软件开发的模型方便、准确地实现成为联邦成员,同时给出了商用仿真软件参与多领域建模所必须提供的与HLA应用层程序框架接口的五个方法。

多领域建模仿真的软件接口研究

基于多领域系统建模的软件接口技术,提出了复杂产品在机械、液压和控制领域联合建模方法。介绍了各专业领域的建模和仿真商用软件之间提供的数据接口,重点研究了接口连接类型和接口数据传输方式,并对多领域系统模型联合仿真模式进行了讨论,最后指出了该方法存在的几点不足。研究结果对基于软件协作的多领域系统建模与仿真研究具有一定的参考意义。

基于Modelica语言的反作用飞轮多领域建模与仿真

反作用飞轮是三轴稳定小卫星高精度姿态控制系统的首选执行机构。针对反作用飞轮多领域耦合特性及其高置信度数值仿真问题,探索了基于Modelica语言实现反作用飞轮多领域建模与仿真的可行性。在反作用飞轮控制领域、电气领域、力学领域等不同领域数学模型的基础上,采用Modelica搭建了相应的反作用飞轮多领域仿真模型,并在设定工况下对其动态特性进行了数值仿真分析,得到了飞轮系统的多领域耦合特性。该仿真模型实现了飞轮系统不同领域模型之间的无缝集成和数据交换,能够有效分析各领域间的耦合特性。

基于软件接口的卫星多领域建模与仿真研究

针对现代微小卫星多领域复杂系统的建模与仿真,研究了基于Matlab/Simulink、ADAMS、ModelSim、Pro/E以及STK等软件接口的小卫星多领域建模与仿真方法,建立了基于多仿真软件的微小卫星多领域建模与仿真平台的体系结构,分析了典型领域间的耦合关系。提出了基于ADAMS建立卫星动力学仿真模型的基本思路,完成了具有转动太阳帆板、反作用飞轮的多体卫星姿态动力学ADAMS仿真模型。设计了软件间的接口中间件,建立了小卫星耦合关系紧密的控制、机械、电子及电源等多领域耦合仿真模型。最后,针对小卫星大角度姿态机动控制模式进行了仿真,仿真结果验证了所提出的多领域建模方法的有效性和仿真平台的可行性。

基于接口的轧机液压辊缝控制系统的多领域建模与协同仿真

以本钢1676mm冷连轧机的液压辊缝控制(HGC)系统为对象,在ADAMS/Hydraulics环境中建立了包含液压系统模型在内的轧机HGC系统执行机构的样机模型;基于多领域建模与协同仿真理论,利用ADAMS/Controls提供的接口集成了控制系统的Simulink模型,建立了较完整的HGC系统的功能虚拟样机。与现场监控系统获取的轧机出口厚度偏差曲线进行比较,发现虚拟样机仿真的实际辊缝开口变化曲线与现场轧机的实际输出结果几乎完全吻合,证明了所建立的1676mm冷连轧机液压辊缝控制系统仿真模型的准确性和模型简化的合理性。对模型的协同仿真获得了位置控制方式下HGC系统PI控制器参数的调整方法,与大型冷连轧机PI控制参数的取值范围大致相符,进一步证明了液压辊缝控制系统虚拟样机协同仿真平台所建模型的可靠性。

基于Modelica的多领域建模与联合仿真

为实现多领域建模仿真环境与其他仿真环境的联合仿真,提出基于Modelica多领域建模的联合仿真方案.该方案基于Modelica多领域模型的连接机制,通过Modelica模型与Simulink模块的转换机理,实现在S-Function联合仿真框架下的联合仿真.基于Modelica的多领域物理系统建模仿真工具MWorks与AMESim的联合仿真实例表明:该方法可扩大Modelica模型的应用范围,实现多领域建模仿真平台与其他仿真软件的协同.

基于多软件的微小卫星多领域建模与仿真研究

微小卫星是由多个学科构成的复杂系统,各学科间存在着复杂的耦合关系,针对微小卫星多领域建模与仿真问题,提出了基于STK、ADAMS、ModelSim和Matlab/Simulink等商用软件接口的微小卫星多领域建模与仿真方案,给出了多学科建模与仿真平台体系结构,提出并解决了耦合建模、软件接口和协同仿真等多项关键技术。最后,建立由微小卫星中耦合关系较强的姿态控制、结构动力学、星载计算机和电源分系统构成的原型系统,针对微小卫星大角度姿态控制模式进行了仿真,仿真结果验证了本文所提出的多领域建模方法的有效性和仿真平台的可行性。

数控机床多领域建模与设计优化的研究及发展

分析了国内外多领域协同建模与仿真技术、多学科设计优化的研究现状及发展动态,介绍了3种多领域建模仿真方法,及最近发展起来的一种多学科设计优化方法———目标级联法。指出数控机床多学科设计发展趋势是将统一多领域建模语言(Modelica)、产品数据交换标准(STEP)、高层体系结构(HLA)以及目标级联分析法(ATC)等应用于数控机床多领域设计,研究数控机床的多领域协同建模、仿真与设计优化一体化技术。

基于多领域建模的气垫船推进轴系优化设计

传统优化设计方法侧重于部件结构的局部优化,无法保证气垫船推进轴系的全局优化。本文针对气垫船推进轴系的结构特点,综合运用多体动力学建模、部件有限元建模和海洋环境激励建模,对建立在海浪-船体-轴系整体运动基础上的气垫船推进轴系优化设计方法进行研究。通过优化实例分析,得到了一些对气垫船推进轴系设计具有指导意义的结论。

灵活运用基于接口的多领域建模技术

复杂产品通常是机械、控制、电子、液压、气动和软件等多个不同学科领域子系统的综合组合体。要对这些复杂产品进行完整、准确的仿真分析,靠单个领域的仿真是远远不够的,多领域建模及协同仿真技术由此应运而生。

基于Modelica多领域建模仿真研究现状与思考

Modelica语言是为解决多领域物理系统的统一建模与协同仿真的一种基于方程的陈述式建模语言.对Modelica语言进行了简单介绍,主要介绍了目前国内利用Modelica语言进行复杂系统多领域建模与仿真研究现状,并对基于Modelica混联机器人多领域建模与仿真进行了思考,说明了混联机器人多领域建模与仿真的主要内容与关键技术,为混联机器人多领域建模与仿真提供参考.

永磁同步交流伺服电动机多领域建模与仿真

多领域物理系统建模仿真技术是将机械、电子、液压、控制等不同学科领域的模型组装成为一个可以协同仿真的耦合仿真系统模型.在分析永磁同步交流伺服电动机结构与驱动控制原理的基础上,结合基于Modelica语言多领域建模原理对其进行多领域建模与仿真分析.建模与仿真过程中,对电机运动规划采用机器人常用的PTP运动规划,控制器控制方法采用PI控制.通过多领域建模与仿真分析,电机能够基本按照PTP运动规划进行运动,从而为后续的机器人仿真、数控机床仿真等提供基础.

IC装备多领域建模、仿真和设计

2011年“IC（集成电路）装备工艺模拟与多领域建模工艺仿真设计”国际会议（InternationalConferenceonMulti-FieldsModeling，ProcessingSimulationandDesignofICEquipments，ICMMPSD）及“设计前沿和实践研讨会“（AdvancedDesignConceptsandPractice，ADCP2011）于2011年7月6．8日于北京清华大学举行。

基于Modelica的数控机床多领域建模与虚拟调试

为解决数控机床的机电耦合多领域统一建模问题,文章在综合比较分析现有的多领域建模方法的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica建立了数控机床的多领域数字模型,并以此阐述了多领域模型的构建方法和实现过程。基于此模型,在MWorks平台下,设计了机床模拟控制器与模型的实时通信机制,实现了机床模拟控制器和模型之间的信息交互,实现了对模型虚拟调试功能的支持。通过伺服电机PI调节的实例,验证了模型对虚拟调试的支持能力从而证明了文章所构建的模型的有效性。模型的虚拟调试可降低机床调试的危险性,缩短机床调试的周期,对机床实机调试具有指导意义。

基于多领域建模的船舶凝给水系统虚实映射方法

[目的]传统的建模分析方法难以对船舶凝给水系统进行有效的在线监测和状态评估,因此,有必要针对船舶凝给水系统全寿期开展精准有效的虚实映射方法研究。[方法]在多领域建模的基础上,将机理模型与多源数据相结合,运用多领域物理建模语言Modelica与MWorks系统仿真平台构建凝给水系统的数字孪生模型,融合在线及离线数据、数值计算、仿真分析等方法,评估船舶凝给水系统运行状态特性。[结果]所建立的模型可对凝给水系统进行全工况的动态特性分析,静态分析误差小于2%,动态响应趋势与实际运行一致。[结论]所提方法实现了凝给水系统物理实体与数字孪生模型的虚实映射,可以为船舶热力设备健康管理奠定基础。

基于多领域建模与数字孪生的船舶热力系统应用研究现状

船舶热力系统作为复杂的多领域物理系统,传统的建模方法难以满足其热力设备数字化智能化的发展需求,而结合数字孪生技术可以克服传统建模方法的弊端。为实现多领域建模与数字孪生技术在船舶热力系统中进一步的应用,论文介绍了目前国内外融合多领域建模与数字孪生技术在船舶热力系统上的研究现状,并在多领域建模的基础上提出融合数字孪生与虚实映射技术的仿真研究方法。借助数字孪生和虚实映射技术,论文给出了该方法的主要内容与技术框架,可为船舶热力系统数字化智能化进一步发展提供借鉴。

基于Modelica的超精密隔振系统多领域建模与仿真

超精密隔振系统是由机械、电气和流体装置组成的复杂机电系统,为实现多领域统一建模仿真,选择Modelica语言进行建模。采用模块化建模方法将隔振系统自顶向下进行分解,基于Modelica分别建立各元部件的动力学模型。以此为基础建立了隔振单元及控制系统的模型,最终组建了系统级多领域仿真模型,实现模型的仿真及结果输出;与实验所测数据进行比对,结果基本一致,验证了模型的准确性及有效性,对于精密隔振系统的动力学性能研究具有非常重要的意义。

全路面起重机整车多领域建模及操纵稳定性仿真分析

基于MWorks仿真分析平台,建立了包括车身、轮胎、路面、转向、动力总成、液压等系统在内的QAY220型全路面起重机整车仿真模型。然后应用该模型进行了起重机正常转向、蟹行转向和后桥锁定转向3个工况的操纵稳定性仿真。仿真结果表明仿真模型具有良好的操纵稳定性。

基于虚拟样机的盾构掘进机多领域建模仿真实现策略

提出了盾构掘进机多学科虚拟样机仿真测试平台的实现策略。从系统的角度研究了盾构掘进机虚拟样机子系统建模及模型集成技术。利用CATIA、ADMAS等支撑软件建立盾构掘进机数字化虚拟样机各子系统模型,运用基于接口的多领域建模方法,利用参数关联和系统集成技术,将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机,代替实际物理样机进行性能评价与测试。