复杂设备多领域仿真和验证协同系统设计

为实现复杂设备的高效研发,基于某公司的仿真流程与仿真数据管理平台SDM产品建设一套系统来管理复杂设备的设计、仿真及验证过程。系统包含了对仿真工具的封装集成,对研发任务的管理与执行,对仿真数据的组织与管理,对仿真知识的管理及共享。通过系统管理方式与现有的以人工处理为主的设计、仿真和验证工作方式对比,使用系统集成方式效率可大幅度提高,系统的使用提高了复杂设备的设计、仿真和验证效率,积累沉淀了复杂设备的设计成果。

基于多领域仿真的SQP并行优化算法

研究多领域仿真优化中SQP算法的并行处理与调度策略,提出了基于多领域仿真的SQP并行优化问题中的抽象调度模型即等式约束离散变量优化模型,对算法理论的可行性做了深入探讨;采用机群系统构建了并行仿真优化环境,在自主研发的多领域统一建模与仿真平台MWorks下实现了并行优化模块。以F14战机简易模型的控制参数优化为例,验证了该方法的有效性。

混合动力车用混合励磁爪极皮带式起动发电机多领域仿真分析(英文)

传统爪极电机通过调节励磁电流控制气隙磁通,用以满足变负载运行时恒压向蓄电池供电,但由于漏磁大,导致输出能力小、效率低等缺点,满足不了目前混合动力汽车供电要求。该文设计了一种42 V供电系统混合动车用混合励磁爪极皮带式起动发电机(belt-starter-generator,BSG),通过在爪极间镶嵌磁钢来减小爪极间漏磁,提高电机功率密度和低速输出能力。采用磁路法和三维有限元法分析了BSG电机结构及其原理,基于机械、模态和热工多领域综合仿真分析方法解决高密度电机极限能力分析与优化设计。仿真分析得出样机在电动模式下,可以获得起动转矩起动引擎,在发电模式下,可以在宽速度变化范围内输出恒定的电压向蓄电池供电。实验数据和三维有限元计算结果与理论分析一致,样机具有漏磁低、输出能力大、输出特性硬等优点,该电机的设计在混合动力汽车中具有广泛的应用前景。

基于仿真建模语言Modelica的多领域仿真实现

介绍了Modelica语言发展背景及特点,并对其语法结构进行了分析。介绍了Modelica模型库和Modelica仿真建模工具。最后,在仿真建模软件Dymola中,对一直流电机驱动系统进行了建模和仿真。仿真结果证明,Modelica语言及其模型库简单、易用,在多领域仿真建模中有很好的发展前景。

从系统仿真到领域仿真的拓展

随着仿真应用的普遍化和复杂系统仿真成为关注点,从领域的角度进行仿真活动和观察仿真活动逐渐进入仿真研究视野。1995年美国国防部提出了建模与仿真主计划,孕育了领域仿真的基本思想;而网络技术、云计算等信息技术的进步将使得领域仿真的落地。以仿真研究对象的变化为基本点,从仿真模型研究、仿真工具研发和仿真应用活动等方面梳理了仿真研究的发展变化;在此基础上,提出了领域仿真研究的目标和基于领域仿真的仿真活动模式;分析了领域仿真与领域工程的关系,归纳了领域仿真在提高仿真活动效率、使能复杂系统仿真、提高仿真可信性和促进仿真应用普适化等4个方面的作用。

多领域仿真模型分治求解策略

提出了一种分治求解策略,即在仿真模型规模分解基础上建立耦合块依赖图和序列表,对各耦合块建立相应的求解块,通过遍历耦合块序列表并调用相应求解块,可获得仿真模型的数值解.考虑到参数变动下的重复仿真,对耦合块依赖图进行分层处理,生成对应于变动参数集的变动子图;通过施加虚根节点将变动子图转化成最小求解树结构.因此,对变动参数集的不同参数值进行重复仿真只需层次遍历最小求解树,再调用相应求解块即可.该方法可大幅度提高复杂模型的多次仿真求解效率,特别适用于后续的模型实验和参数优化.

液压挖掘机多领域建模与仿真

针对机电液一体化系统联合仿真对硬件及操作人员要求过高的问题,提出基于同一仿真平台Matlab建立复杂系统虚拟样机的方法。以建立液压挖掘机虚拟样机多域仿真模型为例,采用Matlab软件SimMechanics工具箱、SimHydraulics工具箱和Simulink工具箱分别建立了液压挖掘机的机械系统、液压系统和控制系统仿真模型,并通过各模型间的接口技术,实现了机械、液压、控制子系统的有机集成。仿真结果证明:该方法可在样机设计阶段进行系统整体性能分析,能及时发现错误,降低开发成本,为复杂机电液一体化系统的多领域仿真分析提供了有效方法。

基于Modelica的MEMS系统级多领域建模与仿真

分析了现有的MEMS系统级建模与仿真方法,讨论了运用Modelica语言进行面向对象的非因果关系建模方法,建立了基于Modelica的电容式微型静电致动器系统级模型,仿真结果证明了Modelica用于MEMS系统级多领域仿真的可行性。

基于多领域统一建模的采摘机械手运动仿真

水果采摘机械手的运动特性决定其采摘效率与合格率。通过将适于串形水果采摘的末端执行器与六自由度工业机械臂结合,建立荔枝采摘机械手本体结构模型与运动学模型;在SimulationX多领域统一仿真环境中,搭建整机控制—伺服—机构耦合分析模型。依据运动学方程数值求解结果,利用瞬态仿真测定模型阶跃响应并在时域中校正系统动态稳态误差使之符合采摘工况要求;依据三次多项式轨迹规划结果,通过运动仿真验证伺服参数与控制策略的有效性,为采摘机器人结构设计与控制优化提供了切实可行的实现方法。

基于Modelica的机电液系统多领域统一建模与仿真

现代机电液系统的开发需要有多领域建模与仿真的支持,Modelica正是为解决复杂物理系统建模与仿真问题而提出的一种统一建模语言。介绍了基于Modelica/Dymola的多领域建模与仿真平台,并通过实例说明了Modelica对现代机电液系统设计可能提供的支持。

使用多领域协同仿真的火箭炮高低机建模与分析

针对多管火箭系统多领域系统仿真的难题,推导了在Matlab/Simulink中液压高低机构的数学模型,以及ADAMS-Matlab协同仿真手段机液耦合虚拟样机的建立过程。通过仿真,分析了某多管火箭系统采用液压高低机构的发射动态特性,验证了多领域协同仿真方法的有效性,同时表明采用液压高低机构能够满足多管火箭系统设计要求。

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。

多领域建模仿真方法综述

多领域建模仿真是解决复杂产品设计过程的有效手段,当前多领域建模仿真有基于接口的多领域建模仿真,基于高层体系结构的多领域建模仿真和基于统一建模语言的多领域建模仿真三种模式。综述了这三种仿真模式的实施方法、应用以及优缺点。通过比较,认为基于统一建模语言的多领域建模仿真模式有更大的发展潜力。

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.

基于接口的多领域协同仿真技术在履带车辆中的应用研究

静强度设计理论不能反映履带车辆在实际任务剖面所承受的交变动载荷,具有很大的局限性,故对其进行可靠性研究及剩余寿命预测有很大的困难,这在一定程度上影响了履带车辆性能的发挥。将基于接口的多领域协同仿真与履带车辆进行有机结合,建立了其对应的流程图,基于行驶仿真试验基础上对履带车辆进行寿命预测及结构优化方面的研究,并用一实例证明了此方法的可行性。基于接口的多领域协同仿真在履带车辆中的应用研究,不仅解决了由于履带车辆任务剖面复杂而导致的技术难题,还紧密的与工程应用相联系,有很重要的实用意义。

多领域协同的火箭炮高低调炮动力学仿真

为研究某火箭炮高低随动装置调炮时的动力学特性,以多体动力学理论为基础,应用ANSYS、ADAMS、EASY5仿真软件建立了高低随动装置刚柔-机电液耦合模型,通过设计软件数据接口实现火箭炮高低调炮多领域协同仿真,并通过对比试验与仿真结果对模型进行可信性验证。分析结果表明:建立的刚柔-机电液耦合模型能够真实反映火箭炮高低调炮过程中的动力学响应,验证了多领域协同仿真方法的有效性和实用性,为火箭炮高低随动装置的设计与故障诊断提供了理论参考。

网络化仿真及其发展趋势

随时随地仿真和大规模仿真的需求催生了网络化仿真。通过提出网络化仿真作用范围的变化,从模型互联、实验协作到领域仿真协同,分析了网络化仿真的3层含义;从模式、应用、目标、重点和形态5个方面归纳了其特征;提出了网络化仿真将给应用领域在仿真的活动范围与方式、资源构建、资源验证、组织结构等带来变化。在梳理网络化仿真从分布交互式仿真、基于Web的仿真到云仿真的发展历程基础上,从应用需求和仿真自身发展需求2个方面剖析其发展动因。从云仿真、网络技术、软件定义仿真、大数据和管理政策等角度讨论了其发展趋势。

基于Modelica语言的汽车性能仿真分析

采用面向对象的非因果物理建模语言Modelica为建模工具,在dymola多领域仿真平台环境下,将汽车系统进行了模块化划分,通过连接模型库中的部件,建立传统车辆部件模型库,并对汽车循环经济性和动力性进行仿真分析。

基于Modelica的盾构主驱动多电机同步控制仿真

盾构主驱动系统通常由多台电机共同驱动,任何一台电机的不同步都会对整个传动系统造成重大损害,同步性控制结构复杂,结合多电机耦合控制与非耦合控制的优缺点,最终选择了环形耦合控制并说明了该控制策略的合理性;将模糊控制与PID控制相结合,设计一种模糊自适应PID控制算法,并与多电机环形耦合控制策略相结合,基于多领域仿真语言Modelica在仿真平台MWorks中搭建模型并进行仿真分析。通过与传统PID控制方式对比,结果表明采用模糊自适应PID环形耦合同步控制各电机具有更好的同步性能表现,并能够有效地改善主驱动系统的稳定性和动态性能,提高了控制精度,加快了系统响应速度,而且具有良好的鲁棒性。