支持复杂物理系统设计的多领域统一建模平台

针对复杂物理系统工程设计中多领域之间耦合并需要统一建模的问题,研究了基于Modelica语言多领域统一建模平台所涉及的文本建模、可视化建模、文本关联和模型解析等关键技术,并开发了相应的平台.开发了支持关键字高亮技术的文本编辑器,实现了文本建模;提出了模型库的序列化加载策略以提高模型库的加载速度;采用文本关联修改技术,保证了可视化建模中的模型与Modelica描述文本的一致性;通过词法分析、语法分析和语义检查等解析机制对文本建模或可视化建模所建立的Modelica模型进行合法性检查.最后给出了建模实例.     

多体动力学模型的Modelica语言建模

对Adams多体模型结构及Modelica模型的转换方法进行了研究。对多体动力学模型结构及建模方式进行分析,根据Adams多体模型结构设计了对应的Modelica多体模型结构。研究了Adams多体模型各组件包含的信息,以及与Modelica模型的异同,提出了各多体组件的转换方法。最后给出了多体模型转换验证实例与结果。该研究有助于提高多领域仿真系统的多体建模效率及与传统多体系统的兼容性。     

基于Modelica的液压减震装置的建模与仿真

基于Modelica在液压管路系统建模中已获得了成功的应用。液压减震器是液压管路系统中的重要零部件,它的使用对减少液压系统中的振动、冲击和噪声等具有重要的作用。本文通过对两种常用的液压减震器——动压反馈装置和消音器进行工作原理分析,并利用Modelica建立仿真模型,最后给出实例验证了该方法的有效性。     

基于Modelica语言的压水堆稳压器建模及其仿真

稳压器是压水堆核电站的重要设备之一。使用面向对象的建模工具Modelica/Open Modelica仿真软件对稳压器进行新模型的开发,并将模型仿真结果与希平港核电站减负荷试验结果进行比较,验证新建模型的有效性,可为核电站其它系统设备的建模仿真的应用提供参考。Modelica语言对象导向的特性为核电站系统设备全生命周期的模型开发实现继承和延伸管理。     

面向对象建模语言Modelica及其在发动机动态仿真中的应用

阐述了面向对象建模方法及Modelica语言,介绍了基于面向对象的汽油机动态仿真模型,并用该模型说明了Modelica在发动机动态仿真中的应用。     

基于OpenModelica的液压系统仿真建模方法的研究

针对市场上商业液压系统仿真软件采购价格昂贵的问题,提出一种以开源软件OpenModelica为平台,借助OpenHydraulic库进行液压系统仿真的应用技术。介绍了Modelica语言的基本原理,OpenModelica的基本运行环境,液压系统仿真库的总体结构、接口子模型库、基本子模型库和元件子模型库,为用户修改和扩展该仿真库提供了参考。最后,通过飞机液压泵测试系统的工程仿真实例,证明了本液压系统仿真方案的可行性,对液压泵性能试验系统中变量泵的流量和扭矩进行了仿真计算,为液压元件及系统的虚拟测试技术,提供了一种可行的参考方案。     

基于Modelica的并联机器人整机建模与仿真

并联机器人是一类典型的复杂机电系统,往往包含刚柔耦合、机电耦合、电液耦合等因素。采用动力学分析软件实现其多领域耦合仿真通常需借助额外的程序间接口,且用户难以进行功能和模块的扩展,而Modelica多领域统一建模语言便于统一考虑上述耦合因素,容易获得并联机器人的整机真实性能。对于包含特殊多闭链机构的并联机器人,在Modelica建模过程中往往需注意若干细节的特殊处理。文中以Delta机器人为例,基于Modelica语言建立机器人多刚体动力学模型、刚柔耦合动力学模型和机械控制耦合模型,并通过与Recurdyn软件仿真结果进行对比,验证了该建模方法的有效性。本方法亦可用于该类并联机器人的性能分析,为并联机器人的进一步设计优化奠定基础。     

基于统一建模语言的作业排序系统模型库设计研究

针对车间作业排序系统中的模型库管理问题,采用面向对象的建模技术,结合模型库管理的一般要求和生产作业排序算法的具体特点,提出了一种可重用的车间作业排序系统模型库设计方案.该方案采用面向服务架构,引用各种所开发的排序模型和算法,建立了一套算法模型自动匹配与生成机制,并使用所生成的模型对排序问题进行优化计算.引入仿真模型对优化结果进行验证,并通过信息反馈对优化模型加以修正,最后通过示例阐述了使用统一建模语言对系统进行建模的过程.     

基于Modelica/Dymola的小型燃气轮机建模与仿真

为了研究小型燃气轮机在不同环境下的动态特性,采用模块化建模方法,并根据质量和能量守恒原理,对小型燃气轮机进行了合理划分,建立了压气机、燃烧室、透平等单元部件的数学模型,并将这些部件划分为容积模块和流动模块.采用面向对象的、多领域的物理系统建模语言Modelica和Dymola编译器编制了各部件的仿真程序,建立了SmallGasTurbine通用模型库,以方便不同结构系统的小型燃气轮机的模型搭建.以川崎M1A-13D、M7A-01小型燃气轮机为例,搭建了它们的系统模型,将厂家给定基本数据与仿真结果进行了对比.研究结果表明,小型燃气轮机模型模拟仿真误差较小,具有很高的精确度.     

基于统一建模语言和多色集合理论的工作流建模方法研究

在分析了统一建模语言和多色集合理论两种工作流建模方法优缺点的基础上,提出了基于统一建模语言和多色集合理论的工作流建模方法。将活动节点的两两组合作为多色集合的元素,将节点间的连接关系作为多色集合的围道,由此建立了从统一建模语言活动图到多色集合围道矩阵模型的转换机制,给出了工作流过程模型的路径求取算法。以企业备件采购申请过程为例,应用以上理论和方法,定量评价了工作流执行效率,从而重组和优化了该工作流过程。     

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。     

基于特定领域建模的仿真组件建模方法

针对当前仿真组件模型(SCM,Simulation Component Model)开发存在的问题,首先采用特定领域建模(DSM,Domain-Specific Modeling)理论,通过分析仿真组件的基本结构和特征,确定仿真组件元模型整体的各部分模块及其相互关系,然后提出一种基于特定领域建模的仿真组件的建模方法和仿真组件模型开发流程。利用VMSDK(Visual Studio Visualization and Modeling SDK)工具,构建了描述仿真组件领域建模语言(SCMML,Simulation Component Model Modeling language)的元模型。最后,通过建模实例,表明该方法可显著提高仿真组件的开发效率。     

基于Matlab的机器人建模与动力学仿真

在牛顿-欧拉方程的基础上对考虑摩擦力时机器人动力学方程进行了研究,并用Matlab编写了机器人动力学正问题和逆问题的求解函数,可计算通用串联机器人在有摩擦力与机械臂有无外力干扰情况下的动力学正问题和逆问题。并用Matlab开发了建立通用机器人的三维模型及其动力学仿真平台。以MotomanHP6机器人作为算例进行了动力学仿真,并绘制出关节力矩和位置在有/无摩擦情况下的曲线图。     

基于静电键合过程模型的工艺仿真

介绍了静电键合工艺仿真模型及其过程仿真,对平板电极、单点电极、多点电极的键合电流和键合进程进行了建模,采用动态工艺数据库方法完成了三种静电键合工艺下的可视化编程,实现了静电键合过程的可视化仿真与工艺CAD.     

基于MATLAB语言的膜系模拟堆积

文中提出了如何实现膜系反射率图像模拟，通过MATLAB语言实现整个模拟程序的编制。结合该程序的功能实现一个多层膜系模拟图像的输出。程序编制简便、功能完善、修改方便。解决了多层膜模拟计算中复数和矩阵计算繁琐的问题。     

均匀试验设计方法在柴油机多变量优化中的应用

在发动机模拟软件AVL boost上使用均匀试验设计方法安排了不同水平的喷孔直径、喷油压力、喷油提前角和燃烧室压缩比对柴油机性能影响的模拟试验。然后建立回归方程进行优化，模拟和优化结果的对比表明：均匀设计方法在大大减少试验次数的同时仍可获得对燃油消耗率、功率和NOx排放的精确预测，其在发动机模拟计算上的应用是可行的。     

基于操作模型的装配仿真技术研究

装配仿真是 DFA研究的基础关键技术 ,能以可视化方式展示并改进产品可装配性。本文提出一种基于操作模型的装配仿真技术 ,将装配操作、装配工具、装配夹具等信息集成在一个统一的装配操作模型中 ,将产品装配环境和装配过程有机地结合在一起 ,实现高层次装配仿真。所提出的算法均已应用于 DMAS系统中 ,取得了良好的实际效果     

基于OBD系统的氧传感器失效模拟及试验

为方便进行OBD氧传感器失效验证,在分析氧传感器常见故障波形的基础上,根据OBD测试试验的要求,提出以数字滤波的方法模拟氧传感器失效波形的试验方法。在Matlab中对劣化算法进行了仿真,依照失效信号特征对比模拟波形和实际劣化波形,验证其可行性。按此算法开发出氧传感器失效模拟器,在ME7电控系统上进行了实车测试,证明该试验方法能够灵活模拟出各种氧传感器失效波形,满足OBD认证实验要求。     

基于ADAMS的双足机器人运动学建模及仿真

由于对环境良好的适应性,双足机器人在各领域具有广泛的应用前景,步态规划是其研究重点之一.基于虚拟样机技术,根据双足机器人的行走步态,用D-H齐次坐标变换法建立双足机器人的运动学模型.设定髋部及踝部的运动轨迹,建立逆运动学方程,在MATLAB中求出前向和侧向各关节的运动参数.将求得的参数导入ADAMS中,作为虚拟样机模型的驱动,实现了机器人的静态稳定行走.仿真结果与规划的步态基本一致,验证了运动学模型的正确性,为双足机器人的结构设计和步态规划提供了理论依据.     

基于铣削力仿真模型的进给率优化方法

提出一种新的进给率优化方法,将铣削力仿真模型应用于进给率优化算法,由设定的峰值力确定出金属去除率目标值,根据每段刀具轨迹的实际切削体积计算出相应的进给率数值。作为实际应用,将新方法集成到G代码优化程序中。实验表明,该方法具有很好的优化效果。