机电系统新型多软件协同建模与仿真环境

针对传统机电系统虚拟样机软件的性能易受个别子程序分析能力制约的问题,综合多种仿真软件的优势,构建了一种新的模块化的多领域协同建模与仿真环境.采用Pro/Engineer、ANSYS和ADAMS建立机械系统的刚柔耦合多体动力学模型,采用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压控制系统模型,并在MATLAB/Simulink中将两子系统模型根据参数关联有机集成,得到机电液一体化的总体模型.子系统模型和总体模型可分别用于不同系统级别的仿真研究.以某复杂机电液一体化调平系统的虚拟设计为例,便捷高效地实现了单学科领域建模和机电液集成建模与协同仿真分析.仿真实验表明该新型多软件环境能够有效支持机电系统虚拟样机的开发研究.     

基于软件协作的多级液压缸起竖系统建模与仿真研究

提出了基于软件协作技术的多级液压缸起竖系统的建模与仿真方法。运用ADAMS软件建立了考虑碰撞的起竖系统多刚体动力学可视化虚拟样机模型,探讨了基于Simulink的多级液压缸仿真模型的建立方法,给出了起竖液压系统的AMESim仿真模型,分析了机械、液压系统的参数关联关系,讨论了基于接口的多领域软件协作仿真方法,实现了多级液压缸起竖的全过程仿真,为多级液压缸系统的仿真研究提供一个新的可靠的技术途径。     

基于Simulink的机电液系统集成化仿真平台研究

利用多领域软件构建了基于Simulink的机电液一体化系统集成化仿真平台.分析了机电液一体化系统各领域之间的参数关联关系,提出了基于Simulink的集成化仿真平台框架,研究了各软件之间的组织内部协同仿真方法.以液压驱动的大型起竖系统仿真为例验证仿真平台的可行性和有效性,表明该方法能够实现机械,液压、控制系统仿真模型的有机集成,高效、经济、可靠地处理机电液系统非线性建模仿真和优化控制问题,为机电液一体化系统的协同研发搭建一个支撑平台.     

基于Simulink的液压起升机构仿真研究

探讨了基于Simulink平台的液压起升机构建模与仿真方法。利用Simulink的SimMechaics模块集建立了起升机构的机械模型,采用改进的节流流量模型,基于节点法建模思想建立了易于计算机求解的液压系统模型,根据液压、机械系统的参数关联关系将两个系统模型有机集成起来,得到较为完整的液压起竖机构仿真模型,并给出了仿真结果,对起升机构的性能分析和智能控制算法的应用研究具有实际意义。同时指出,该方法能够实现机械、液压、控制系统仿真模型的有机集成,对复杂机电液一体化系统的仿真与优化研究具有借鉴意义。     

单兵火力系统集成建模与仿真研究

为全面分析单兵火力系统的综合性能,基于虚拟样机和软件接口技术,研究了单兵火力系统的集成建模和协同仿真方法.利用Solidworks、ADAMS和Matlab软件建立了单兵火力系统的主要子系统模型,包括单兵射击动力学模型、内外弹i/火控模型、思维控制模型、终点弹道效应模型和命中概率模型.并在Matlab/Simulink环境下将各个子模型集成为一体化的单兵火力系统协同仿真模型.以步枪三发点射为例,验证了仿真模型的有效性,并利用集成模型分析了子系统输出参数对系统射弹散布的影响,分析了榴弹的最佳初速.仿真结果表明,该集成模型能够模拟实际系统预测和分析各个子系统的性能,为单兵系统的型号研制提供有效的参考.     

机载导弹弹射式发射建模与仿真

对机载导弹采用气压传动系统进行弹射式发射进行动力学建模与仿真。通过建立气压传动各元件的数学方程,在MATLAB/Simulink软件中建立气压传动系统仿真模型。同时在多体系统动力学仿真分析软件ADAMS中建立机载导弹动力学模型,并在Simulink中对弹射发射过程中作动筒与弹体分离过程进行控制。采用Simulink与ADAMS开展联合仿真,研究机载导弹弹射式发射动力学行为。     

某大型机电设备起竖过程控制与仿真研究

起竖过程是某大型机电设备工作工程中的一个关键环节。为实现快速起竖,针对现有起竖过程控制方法存在的不足,提出了起竖过程采用bang-bang控制和单神经元自适应PID控制相结合的控制方法。设计了起竖过程控制器。通过AMESim软件和MATLAB/Simulink软件的结合,对起竖过程进行了电液协同仿真研究。仿真结果表明,设计的控制器具有调节时间短、动态性能好、控制精度高、鲁棒性强的优点,可实现该大型机电设备的快速平稳起竖。     

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。     

机枪系统虚拟样机建模及仿真分析

以某大口径机枪系统为物理样机模型，对联合CAD建模软件Pro／E和动力学仿真软件ADAMS对其进行动力学仿真时的模型传递方法进行了研究，并以此在仿真环境中建立了机枪系统的虚拟样机模型。然后对机枪的自动机动力学和供输弹机构的运动进行了仿真分析，将仿真结果与试验数据进行了比较，并对工作弹簧进行了参数化设计。这证实了将虚拟样机技术引入自动武器研制领域的可行性，并为进一步的仿真工作奠定了基础。     

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。     

基于车轮减速度及滑移率的ABS联合仿真研究

将多体系统动力学与智能控制理论相结合对汽车制动防抱死控制系统进行了研究,利用ADAMS/CAR建立了汽车整车的多体力学模型, 模型包含了前后悬架、动力总成,转向系统,稳定杆,制动系,轮胎力学模型以及车身,同时也考虑了轮胎、衬套、弹簧、减震器等部件的非线性,准确地表达了车辆的动态特性;利用Matlab/Simulink建立了车轮减速度及滑移率的双门限控制ABS模型,利用ADAMS/Control接口进行模型的集成、协同仿真,并将仿真结果与常规制动时的仿真结果进行了比较和分析,仿真反映出双门限值控制在整车制动防抱死控制系统上的应用效果,结果表明该控制算法实用性较强.     

数控铣、滚齿复合机床虚拟样机机电异构仿真

机电异构建模与仿真技术是数控机床动态性能分析的难点和重要方法之一.以带负载的电动机数学模型为基础,以数控铣、滚齿复合机床水平进给系统为研究对象,借助ADAMS/Controls模块将ADAMS动力学模型与MATLAB控制模型结合起来,建立机电异构系统的虚拟样机.在MATLAB7.0中对虚拟样机进行仿真,利用仿真结果分析了交流伺服电机在带负载情况下的控制力矩特性,为数控机床机械与电气参数匹配的研究奠定了基础.     

钢管水压试验机主液压系统建模与仿真

以钢管水压试验机液压系统为研究对象,阐述了水压试验机的工作流程和主液压系统工作磊理:选择AMESim作为软件环境,建立了该系统基于AMESim的主要元件子模型,并搭建成完整的某钢厂3号线水压试验机主液压系统模型,设置了模型中的主要参数,实现了该液压系统动态性能仿真.仿真结果表明,应用AMESim软件可以有效地对钢管水压试验机主液压系统进行模拟,取得了较好的结果,为进一步的深入研究奠定了坚实的基础.     

水下机器人动态系统协同建模方法研究

以水下机器人动态系统建模问题为背景,提出了基于MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真机制与动态神经网络的水下机器人动态系统协同建模方法.该方法利用在对水下机器人动态行为进行协同仿真过程中在线训练神经网络的方式完成水下机器人流体动力学建模,并以最终训练完成的神经网络及载体6自由度运动方程仿真模块一起构成水下机器人动态系统模型,具有较强工程应用前景.通过与传统建模方法比较,详细论述了协同建模方法的基本原理及其优点,并重点研究了MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真系统的设计方案和实现方法,最后,从水下机器人6自由度运动方程建模、流体动力学建模以及闭环控制系统建模三个方面研究了实现协同建模的具体方法.     

基于多体动力学的热轧卷取机踏步系统联合仿真研究

针对某钢厂热轧1700生产线卷取设备的特点,在ADAMS环境下进行了动力学仿真,并用AMESim建立了该卷取设备踏步系统的模型,实现了液压、控制与机械系统动力学联合仿真研究。在所建立多机耦合模型基础上,准确计算出了助卷辊的踏步轨迹、液压缸的负载变化规律和液压缸的油压变化规律,讨论了不同参数对踏步控制系统的影响。结果表明采用液压伺服控制系统其控制精度和响应时间是可以保证的,为卷取机的设计以及技术改造提供了有效的理论依据。     

基于联合仿真技术的主动悬架自适应模糊PID控制研究

近年来联合仿真技术在车辆控制系统的开发研究中得到了广泛的应用。以某皮卡车为研究对象,首先利用ADAMS/CAR软件建立车辆多体动力学模型;然后在Matlab/Simulink环境中设计了基于自适应模糊PID控制的ASS,定义了与ADAMS/CAR环境下车辆模型的数据交换接口;最后,将设计的控制系统在ADAMS/CAR和Matlab/Simulink环境下通过输入输出接口进行联合仿真。文中对随机路面输入和脉冲路面输入工况下的ASS系统及整车动态特性进行了联合仿真研究,其研究结果为联合仿真技术在车辆工程中的实际应用提供了参考。