機械系統(tǒng)建模與仿真2hao

1、機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 主講主講 何亞銀何亞銀2013.11.26機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院n 課程目的n 機械系統(tǒng)建模與仿真基礎知識n ADAMS軟件操作初步n 虛擬樣機幾何建模n 約束機構n 施加載荷n ADAMS/View建模的相關技術n 樣機仿真分析及調試機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院n 仿真結果后處理n 參數(shù)化建模與設計n 樣機的參數(shù)化分析機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 數(shù)學模型的定義數(shù)學模型的定義 數(shù)學模型是關于部分現(xiàn)實世界和為一種特殊目的而作的一數(shù)學模型是關于部分現(xiàn)實世界和為一種特殊目的而作的一個抽象的、簡化的結構。個抽

2、象的、簡化的結構。 具體來說，數(shù)學模型就是為了某種目的，用字母、數(shù)學及具體來說，數(shù)學模型就是為了某種目的，用字母、數(shù)學及其它數(shù)學符號建立起來的等式或不等式以及圖表、圖象、其它數(shù)學符號建立起來的等式或不等式以及圖表、圖象、框圖等描述客觀事物的特征及其內在聯(lián)系的數(shù)學結構表達框圖等描述客觀事物的特征及其內在聯(lián)系的數(shù)學結構表達式。式。 數(shù)學模型的分類數(shù)學模型的分類 按照數(shù)學模型研究變量的特性按照數(shù)學模型研究變量的特性可以分為連續(xù)模型和離散?？梢苑譃檫B續(xù)模型和離散模型。線性模型和非線性模型。單變量模型和多變量模型。型。線性模型和非線性模型。單變量模型和多變量模型。靜態(tài)模型和動態(tài)模型。靜態(tài)模型和動態(tài)模型。

3、系統(tǒng)、模型與仿真系統(tǒng)、模型與仿真模型：相似模型（縮比或者簡化）；數(shù)學模型模型：相似模型（縮比或者簡化）；數(shù)學模型機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 系統(tǒng)建模：系統(tǒng)建模：理論建模法（機理分析法）；實驗建模法理論建模法（機理分析法）；實驗建模法 理論建模理論建模是指對現(xiàn)實世界的一特定對象是指對現(xiàn)實世界的一特定對象, ,分析其內部機理，分析其內部機理，依據力學、電磁學、熱力學和化學等基本理論弄清其因果依據力學、電磁學、熱力學和化學等基本理論弄清其因果關系關系, ,做出一些重要的簡化和假設做出一些重要的簡化和假設, ,運用適當?shù)倪\用適當?shù)臄?shù)學工具數(shù)學工具得得到描述事物特征的到描述事物特征的數(shù)學

4、模型數(shù)學模型。 特點：特點：推導過程清晰，關系式得到了輸入、輸出和參數(shù)之推導過程清晰，關系式得到了輸入、輸出和參數(shù)之間的關系；適應于結構和原理較簡單的系統(tǒng)或者子系統(tǒng)；間的關系；適應于結構和原理較簡單的系統(tǒng)或者子系統(tǒng)；對于復雜的系統(tǒng)，由于做了較大簡化，則結果往往與實測對于復雜的系統(tǒng)，由于做了較大簡化，則結果往往與實測結果差異較大。結果差異較大。 一般來說一般來說系統(tǒng)理論建模過程系統(tǒng)理論建模過程可用如下圖所示可用如下圖所示實際問題實際問題模型建立模型建立模型假設模型假設模型應用模型應用模型求解模型求解模型分析模型分析模型評價模型評價系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院q 機械

5、平移系統(tǒng))()()()()()()()(22txdtdCtftKxtftxdtdmtftftfoCoKoKCimmfi(t)KCxo(t)fi(t)xo(t)00fm(t)fK(t)機械平移系統(tǒng)及其力學模型fC(t)靜止（平衡）工作點作為零點，以消除重力的影響機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院)()()()(22tftKxtxdtdCtxdtdmiooo式中，m、C、K通常均為常數(shù)，故機械平移系統(tǒng)可以由二階常系數(shù)微分方程描述。通常，微分方程的系數(shù)取決于系統(tǒng)的結構參數(shù)，通常，微分方程的系數(shù)取決于系統(tǒng)的結構參數(shù)，而階次等于系統(tǒng)中獨立儲能元件（慣性質量、而階次等于系統(tǒng)中獨立儲能元件（慣性質量

6、、彈簧）的數(shù)量。彈簧）的數(shù)量。 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院q 機械旋轉系統(tǒng)Ki(t)o(t)00TK(t)TC(t)C粘性液體齒輪JJ 旋轉體轉動慣量；K 扭轉剛度系數(shù)；C 粘性阻尼系數(shù)柔性軸機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院)()()()()()()()(22tTtTtdtdJtdtdCtTttKtTCKooCoiK)()()()(22tKtKtdtdCtdtdJiooo機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院dttiCtudttiCtidtdLtRituoi)(1)()(1)()()(q R-L-C無源電路網絡LRCui(t)uo(t)i(t)R-L-C無源電路網

7、絡機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院一般R、L、C均為常數(shù)，上式為二階常系數(shù)微分方程。 )()()()(22tututudtdRCtudtdLCiooo若L=0，則系統(tǒng)簡化為：)()()(tututudtdRCioo機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院)()()()(22tKtKtdtdCtdtdJiooo)()()()(22tututudtdRCtudtdLCiooo)()()()(22tftKxtxdtdCtxdtdmiooo機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 系統(tǒng)理論建模的方法和步驟系統(tǒng)理論建模的方法和步驟 1、模型準備、模型準備 首先要了解問題的實際背景，明確建模

8、目的，搜集必需的首先要了解問題的實際背景，明確建模目的，搜集必需的信息，盡量弄清對象的特征。信息，盡量弄清對象的特征。 2、模型假設、模型假設 根據對象的特征和建模目的，對問題進行必要的、合理的根據對象的特征和建模目的，對問題進行必要的、合理的簡化，用精確的語言作出假設，是建模至關重要的一步。簡化，用精確的語言作出假設，是建模至關重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方如果對問題的所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡單，察力

9、和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡單，應盡量使問題應盡量使問題線性化線性化、均勻化。、均勻化。1、模型準備、模型準備首先要了解問題的實際背景，首先要了解問題的實際背景，明確建模目的，搜集必需的信息，明確建模目的，搜集必需的信息，盡量弄清對象的特征。盡量弄清對象的特征。 2、模型假設、模型假設根據對象的特征和建模目的，根據對象的特征和建模目的，對問題進行必要的、合理的簡化，對問題進行必要的、合理的簡化，用精確的語言作出假設，是建模用精確的語言作出假設，是建模至關重要的一步。如果對問題的至關重要的一步。如果對問題的所有因素一概考慮，無疑是一種所有因素一概考慮，無疑是一種有勇氣但方法欠佳的

10、行為，所以有勇氣但方法欠佳的行為，所以高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、高超的建模者能充分發(fā)揮想象力、洞察力和判斷力，善于辨別主次，洞察力和判斷力，善于辨別主次，而且為了使處理方法簡單，應盡而且為了使處理方法簡單，應盡量使問題量使問題線性化線性化、均勻化。、均勻化。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 3、模型構成、模型構成 根據所作的假設分析對象的因果關系，利用對象的內在規(guī)根據所作的假設分析對象的因果關系，利用對象的內在規(guī)律和適當?shù)臄?shù)學工具，構造各個量間的等式關系或其它數(shù)律和適當?shù)臄?shù)學工具，構造各個量間的等式關系或其它數(shù)學結構。學結構。(可以利用各種數(shù)學工具，如：圖論、排隊論、可以利用各種

11、數(shù)學工具，如：圖論、排隊論、線性規(guī)劃、對策論等。線性規(guī)劃、對策論等。)值得注意的是，建立數(shù)學模型是值得注意的是，建立數(shù)學模型是為了讓更多的人明了并能加以應用，因此工具愈簡單愈有為了讓更多的人明了并能加以應用，因此工具愈簡單愈有價值。價值。 4、模型求解、模型求解 可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數(shù)值運可以采用解方程、畫圖形、證明定理、邏輯運算、數(shù)值運算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學方法，特別是計算機技術。算等各種傳統(tǒng)的和近代的數(shù)學方法，特別是計算機技術。一道實際問題的解決往往需要紛繁的計算，許多時候還得一道實際問題的解決往往需要紛繁的計算，許多時候還得將系統(tǒng)運行情況用計算機模擬出來，因此

12、編程和熟悉將系統(tǒng)運行情況用計算機模擬出來，因此編程和熟悉 數(shù)學軟件包能力便舉足輕重。數(shù)學軟件包能力便舉足輕重。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 5、模型檢驗與修正、模型檢驗與修正 建立數(shù)學模型的目的是解決實際問題，因此必須把模型所建立數(shù)學模型的目的是解決實際問題，因此必須把模型所得到的結果返回到實際問題，如果符合，說明模型是可用得到的結果返回到實際問題，如果符合，說明模型是可用的。如果不符合，要重新檢查建模的過程和基本假設是否的。如果不符合，要重新檢查建模的過程和基本假設是否合理。合理。 6、模型分析、模型分析 對模型解答進行數(shù)學上的分析。對模型解答進行數(shù)學上的分析。橫看成嶺側成峰，

13、遠近橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同，能否對模型結果作出細致精當?shù)姆治?，決定高低各不同，能否對模型結果作出細致精當?shù)姆治?，決定了你的模型能否達到更高的檔次。了你的模型能否達到更高的檔次。還要記住，不論那種情還要記住，不論那種情況都需進行誤差分析，數(shù)據穩(wěn)定性分析。況都需進行誤差分析，數(shù)據穩(wěn)定性分析。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院實驗建模法實驗建模法 定義：定義：當一時得不到事物準確的內在機理和特征時，可以當一時得不到事物準確的內在機理和特征時，可以通過實驗測試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，再利用數(shù)理通過實驗測試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，再利用數(shù)理統(tǒng)計等理論和方法對測量得到的數(shù)據進行處理

14、，從而得到統(tǒng)計等理論和方法對測量得到的數(shù)據進行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。 特點：特點：需要數(shù)據采集，記錄設備；需要合適的激勵信號；需要數(shù)據采集，記錄設備；需要合適的激勵信號；所設計的實驗要求簡單、易行；得到的實驗模型要能充分所設計的實驗要求簡單、易行；得到的實驗模型要能充分反映被測系統(tǒng)的動態(tài)特性。反映被測系統(tǒng)的動態(tài)特性。 通常，實驗模型本身并不直接反映被測系統(tǒng)的結構通常，實驗模型本身并不直接反映被測系統(tǒng)的結構和原理，然而卻便于與實驗結果對照，相對于理論建模法和原理，然而卻便于與實驗結果對照，相對于理論建模法而言更加準確、可靠。而言更加準確、可靠。 實驗建模實驗建

15、模何以在時域、頻域和時頻聯(lián)合域中進行。何以在時域、頻域和時頻聯(lián)合域中進行。 實驗建模過程：實驗建模過程：觀測數(shù)據獲取、數(shù)據檢驗、模型類型選擇、觀測數(shù)據獲取、數(shù)據檢驗、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢驗等。模型參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢驗等。當一時得不到事物準確的內在當一時得不到事物準確的內在機理和特征時，可以通過實驗測機理和特征時，可以通過實驗測試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，再利用數(shù)理統(tǒng)計等理論和方法對再利用數(shù)理統(tǒng)計等理論和方法對測量得到的數(shù)據進行處理，從而測量得到的數(shù)據進行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。特點：特點：

16、需要數(shù)據采集，記錄設需要數(shù)據采集，記錄設備；需要合適的激勵信號；所設備；需要合適的激勵信號；所設計的實驗要求簡單、易行；得到計的實驗要求簡單、易行；得到的實驗模型要能充分反映被測系的實驗模型要能充分反映被測系統(tǒng)的動態(tài)特性。統(tǒng)的動態(tài)特性。 通常，實驗模型本身并不通常，實驗模型本身并不直接反映被測系統(tǒng)的結構和原理，直接反映被測系統(tǒng)的結構和原理，然而卻便于與實驗結果對照，相然而卻便于與實驗結果對照，相對于理論建模法而言更加準確、對于理論建模法而言更加準確、可靠?？煽俊嶒灲嶒灲：我栽跁r域、頻域和何以在時域、頻域和時頻聯(lián)合域中進行。時頻聯(lián)合域中進行。實驗建模過程：實驗建模過程：觀測數(shù)據獲取、觀測

17、數(shù)據獲取、數(shù)據檢驗、模型類型選擇、模型數(shù)據檢驗、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢驗等。驗等。當一時得不到事物準確的內在當一時得不到事物準確的內在機理和特征時，可以通過實驗測機理和特征時，可以通過實驗測試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，試的方法得到系統(tǒng)輸入輸出數(shù)據，再利用數(shù)理統(tǒng)計等理論和方法對再利用數(shù)理統(tǒng)計等理論和方法對測量得到的數(shù)據進行處理，從而測量得到的數(shù)據進行處理，從而得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。得到系統(tǒng)的最終的數(shù)學模型。特點：特點：需要數(shù)據采集，記錄設需要數(shù)據采集，記錄設備；需要合適的激勵信號；所設備；需要合適的激勵信號；所設計的實驗要求簡單、易行；得

18、到計的實驗要求簡單、易行；得到的實驗模型要能充分反映被測系的實驗模型要能充分反映被測系統(tǒng)的動態(tài)特性。統(tǒng)的動態(tài)特性。 通常，實驗模型本身并不通常，實驗模型本身并不直接反映被測系統(tǒng)的結構和原理，直接反映被測系統(tǒng)的結構和原理，然而卻便于與實驗結果對照，相然而卻便于與實驗結果對照，相對于理論建模法而言更加準確、對于理論建模法而言更加準確、可靠?？煽俊嶒灲嶒灲：我栽跁r域、頻域和何以在時域、頻域和時頻聯(lián)合域中進行。時頻聯(lián)合域中進行。實驗建模過程：實驗建模過程：觀測數(shù)據獲取、觀測數(shù)據獲取、數(shù)據檢驗、模型類型選擇、模型數(shù)據檢驗、模型類型選擇、模型參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢參數(shù)辨識與估計、模型適用性檢

19、驗等。驗等。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 仿真的定義仿真的定義 1961年，年，G.W.Morgenthater，首次技術性定義，首次技術性定義 “仿真指在實際系統(tǒng)尚不存在的情況下對于系統(tǒng)或活動本仿真指在實際系統(tǒng)尚不存在的情況下對于系統(tǒng)或活動本質的實現(xiàn)質的實現(xiàn)”。 1978年，年，Krn，“連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真” “用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實驗用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實驗”。 1982年，年，Spriet進一步將仿真的內涵加以擴充進一步將仿真的內涵加以擴充 “所有支持模型建立與模型分析的活動即為仿真活動所有支持模型建立與模型分析的活動即為仿真活動”。 1984年，年，

20、Oren給出了仿真的基本概念框架給出了仿真的基本概念框架“建模實驗分析建模實驗分析”, “仿真是一種基于模型的活動仿真是一種基于模型的活動”。 1989年文傳源又在年文傳源又在“系統(tǒng)仿真在中國的發(fā)展系統(tǒng)仿真在中國的發(fā)展”一文中對一文中對系統(tǒng)仿真的學科定義作了如下重要修訂系統(tǒng)仿真的學科定義作了如下重要修訂：“系統(tǒng)仿真是建系統(tǒng)仿真是建立在相似理論，控制理論、系統(tǒng)科學及計算機技術基礎上立在相似理論，控制理論、系統(tǒng)科學及計算機技術基礎上的一門綜合性和試驗性學科的一門綜合性和試驗性學科”。 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 系統(tǒng)、模型、仿真系統(tǒng)、模型、仿真 三者之間的關系三者之間的關系 系統(tǒng)是

21、研究的對象系統(tǒng)是研究的對象 模型是系統(tǒng)的抽象模型是系統(tǒng)的抽象 仿真是對模型的實驗仿真是對模型的實驗系系 統(tǒng)統(tǒng)模模 型型計算機計算機系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模仿真實驗仿真實驗仿真建模仿真建模 計算機仿真三要素及三個基本活動計算機仿真三要素及三個基本活動機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 傳統(tǒng)上系統(tǒng)建模屬于系統(tǒng)辨識技術范疇，仿真技術則側重傳統(tǒng)上系統(tǒng)建模屬于系統(tǒng)辨識技術范疇，仿真技術則側重于仿真建模，即針對不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法，于仿真建模，即針對不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法，使其在計算機上得以實現(xiàn)。使其在計算機上得以實現(xiàn)。 至于仿真實驗這一活動也往往只注重仿真程序的檢驗至于仿真實驗這一

22、活動也往往只注重仿真程序的檢驗（Verification）。）。 至于如何將仿真實驗的結果與實際系統(tǒng)的行為進行比較這至于如何將仿真實驗的結果與實際系統(tǒng)的行為進行比較這一根本問題（一根本問題（Validation）缺乏從方法學的高度進行研究。）缺乏從方法學的高度進行研究。 現(xiàn)代仿真技術現(xiàn)代仿真技術的一個重要進展是將仿真活動擴展到上述三的一個重要進展是將仿真活動擴展到上述三個方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。個方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 在在系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模方面，除了傳統(tǒng)的基于物理學、化學、生物學、方面，除了傳統(tǒng)的基于物理學、化學、生物學、社會學等的基本定

23、律及系統(tǒng)辨識的方法外，社會學等的基本定律及系統(tǒng)辨識的方法外，現(xiàn)代仿真技術現(xiàn)代仿真技術提出了用仿真的方法建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。提出了用仿真的方法建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。 例如，根據某系統(tǒng)在實驗中得到的輸入輸出數(shù)據，在計算例如，根據某系統(tǒng)在實驗中得到的輸入輸出數(shù)據，在計算機上進行仿真實驗，確定模型的結構參數(shù)。機上進行仿真實驗，確定模型的結構參數(shù)?；谀Ｐ蛶斓幕谀Ｐ蛶斓慕Y構化建模，采用面向對象的建模方法，在類庫的基礎上結構化建模，采用面向對象的建模方法，在類庫的基礎上實現(xiàn)模型的拼合和重用。實現(xiàn)模型的拼合和重用。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院在在仿真建模仿真建模方面，現(xiàn)代仿真技術采用模型與數(shù)據

24、分離技術，即模型的方面，現(xiàn)代仿真技術采用模型與數(shù)據分離技術，即模型的數(shù)據驅動。任何一個仿真問題可以分為兩個方面，模型與實驗，這一數(shù)據驅動。任何一個仿真問題可以分為兩個方面，模型與實驗，這一點，現(xiàn)代仿真技術與傳統(tǒng)的仿真定義是一致的。區(qū)別在于現(xiàn)代仿真技點，現(xiàn)代仿真技術與傳統(tǒng)的仿真定義是一致的。區(qū)別在于現(xiàn)代仿真技術又將模型分為參數(shù)模型和參數(shù)值兩部分。參數(shù)值屬于實驗內容之一。術又將模型分為參數(shù)模型和參數(shù)值兩部分。參數(shù)值屬于實驗內容之一。這樣，模型參數(shù)與與其對應的參數(shù)模型分離開來。仿真實驗時，只需這樣，模型參數(shù)與與其對應的參數(shù)模型分離開來。仿真實驗時，只需對參數(shù)模型賦予具體的參數(shù)值，就得到了特定的模型，

25、從而大大提高對參數(shù)模型賦予具體的參數(shù)值，就得到了特定的模型，從而大大提高了仿真的效率和靈活性。了仿真的效率和靈活性。在在仿真實驗仿真實驗方面，現(xiàn)代仿真技術將仿真框架與仿真運行控制區(qū)分開來，方面，現(xiàn)代仿真技術將仿真框架與仿真運行控制區(qū)分開來，一個實驗框架定義一組條件，包括：模型參數(shù)、輸入變量、觀測變量、一個實驗框架定義一組條件，包括：模型參數(shù)、輸入變量、觀測變量、初始條件，終止條件、輸出說明。前面已經對模型參數(shù)進行了說明，初始條件，終止條件、輸出說明。前面已經對模型參數(shù)進行了說明，除此之外，將輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開來。這樣，當需要除此之外，將輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開來。這樣，當

26、需要不同形式的輸出時，不必重新修改仿真模型。不同形式的輸出時，不必重新修改仿真模型。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 系統(tǒng)仿真的目的系統(tǒng)仿真的目的及其在系統(tǒng)研究中的重要性在于優(yōu)化設計。及其在系統(tǒng)研究中的重要性在于優(yōu)化設計?，F(xiàn)代大型系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性，要求在建立系統(tǒng)之前能夠現(xiàn)代大型系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性，要求在建立系統(tǒng)之前能夠預測系統(tǒng)的性能和參數(shù)，以便使所設計的系統(tǒng)達到最優(yōu)指預測系統(tǒng)的性能和參數(shù)，以便使所設計的系統(tǒng)達到最優(yōu)指標。標。l經濟性。對于一個大型的系統(tǒng)，直接實驗成本十分昂貴。經濟性。對于一個大型的系統(tǒng)，直接實驗成本十分昂貴。采用仿真實驗的方法僅需成本的采用仿真實驗的方法僅需成本的1

27、/5-1/10，而且設備可以，而且設備可以重復使用。重復使用。l安全性。對于某些系統(tǒng)，直接實驗往往是危險的和不允許安全性。對于某些系統(tǒng)，直接實驗往往是危險的和不允許的。的。l預測。對于經濟、社會、生物等非工程系統(tǒng)，直接實驗幾預測。對于經濟、社會、生物等非工程系統(tǒng)，直接實驗幾乎是不可能的，仿真則可以用于預測系統(tǒng)的特性和外部作乎是不可能的，仿真則可以用于預測系統(tǒng)的特性和外部作用的影響，從而研究控制的策略。用的影響，從而研究控制的策略。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院仿真的分類仿真的分類 1、 根據模型的物理屬性分類根據模型的物理屬性分類 （三類）（三類） 物理仿真物理仿真 按照真實系統(tǒng)的

28、物理性質構造系統(tǒng)的物理模型，并在物理按照真實系統(tǒng)的物理性質構造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進行實驗的過程稱為物理仿真。優(yōu)點是：直觀、形模型上進行實驗的過程稱為物理仿真。優(yōu)點是：直觀、形象，也稱為象，也稱為“模擬模擬”。缺點是：模型改變困難，實驗限制。缺點是：模型改變困難，實驗限制多，投資較大。多，投資較大。 數(shù)學仿真數(shù)學仿真 對實際系統(tǒng)進行抽象，并將其特性用數(shù)學關系加以描述而對實際系統(tǒng)進行抽象，并將其特性用數(shù)學關系加以描述而得系的數(shù)學模型，對數(shù)學模型進行實驗的過程稱為數(shù)學仿得系的數(shù)學模型，對數(shù)學模型進行實驗的過程稱為數(shù)學仿真。真。 亦稱為計算機仿真。優(yōu)點是：方便、靈活、經濟。亦稱為計算機仿真

29、。優(yōu)點是：方便、靈活、經濟。缺點是：受限于系統(tǒng)建模技術，即系統(tǒng)數(shù)學模型不易建立。缺點是：受限于系統(tǒng)建模技術，即系統(tǒng)數(shù)學模型不易建立。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 半實物仿真半實物仿真 即將數(shù)學模型與物理模型甚至實物聯(lián)合起來進行實驗。對即將數(shù)學模型與物理模型甚至實物聯(lián)合起來進行實驗。對系統(tǒng)中比較簡單的部分或對其規(guī)律比較清楚的部分建立數(shù)系統(tǒng)中比較簡單的部分或對其規(guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學模型，并在計算機上加以實現(xiàn)，對比較復雜的部分或對學模型，并在計算機上加以實現(xiàn)，對比較復雜的部分或對規(guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學模型的建立比較困難，規(guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學模型的建立比較困難，則

30、采用物理模型或實物。仿真時將兩者連接起來完成整個則采用物理模型或實物。仿真時將兩者連接起來完成整個系統(tǒng)的實驗系統(tǒng)的實驗 。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 2、 根據仿真計算機類型分類（三類）根據仿真計算機類型分類（三類） 模擬計算機仿真模擬計算機仿真 模擬計算機本質上是一種通用的電氣裝置，這是模擬計算機本質上是一種通用的電氣裝置，這是5060年代普遍采用仿真設備。將系統(tǒng)數(shù)學模型在模擬機上加以年代普遍采用仿真設備。將系統(tǒng)數(shù)學模型在模擬機上加以實現(xiàn)并進行實驗稱為模擬機仿真。模擬機仿真是一種并行實現(xiàn)并進行實驗稱為模擬機仿真。模擬機仿真是一種并行仿真，仿真時，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。

31、仿真，仿真時，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。 數(shù)字計算機仿真數(shù)字計算機仿真 將系統(tǒng)數(shù)學模型用計算機程序加以實現(xiàn)，通過運行程序來將系統(tǒng)數(shù)學模型用計算機程序加以實現(xiàn)，通過運行程序來得到數(shù)學模型的解，從而達到系統(tǒng)仿真的目的。早期的數(shù)得到數(shù)學模型的解，從而達到系統(tǒng)仿真的目的。早期的數(shù)字計算機仿真則是一種字計算機仿真則是一種 串行仿真，因為計算機只有一個串行仿真，因為計算機只有一個中央處理器（中央處理器（CPU），計算機指令只能逐條執(zhí)行。），計算機指令只能逐條執(zhí)行。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 數(shù)字模擬混合仿真數(shù)字模擬混合仿真 為了發(fā)揮模擬計算機并行計算和數(shù)字計算機強大的存貯為了發(fā)揮模擬計

32、算機并行計算和數(shù)字計算機強大的存貯記憶及控制功能，以實現(xiàn)大型復雜系統(tǒng)的高速仿真，將系記憶及控制功能，以實現(xiàn)大型復雜系統(tǒng)的高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計算機上運行，統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計算機上運行，另一部分放在數(shù)字計算機上運行，兩個計算機之間利用模另一部分放在數(shù)字計算機上運行，兩個計算機之間利用模/數(shù)和數(shù)數(shù)和數(shù)/模轉換裝置交換信息。模轉換裝置交換信息。 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 3、根據仿真時鐘與實際時鐘的比例關系分類、根據仿真時鐘與實際時鐘的比例關系分類 實際動態(tài)系統(tǒng)的時間基稱為實際時鐘，系統(tǒng)仿真時模型所實際動態(tài)系統(tǒng)的時間基稱為實際時鐘，

33、系統(tǒng)仿真時模型所采用的時鐘稱為仿真時鐘。根據實際時鐘和仿真時鐘之間采用的時鐘稱為仿真時鐘。根據實際時鐘和仿真時鐘之間的比例關系，可以分為的比例關系，可以分為 實時仿真實時仿真 即仿真時鐘與實際時鐘完全一致，模型仿真的速度與實際即仿真時鐘與實際時鐘完全一致，模型仿真的速度與實際系統(tǒng)運行的速度相同，當被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或系統(tǒng)運行的速度相同，當被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或實物時，必須進行實時仿真。實物時，必須進行實時仿真。 亞實時仿真亞實時仿真 即仿真時鐘慢于實際時鐘，模型仿真的速度慢于實際系統(tǒng)即仿真時鐘慢于實際時鐘，模型仿真的速度慢于實際系統(tǒng)運行的速度，也稱為離線仿真。運行的速度，也稱為離

34、線仿真。 超實時仿真超實時仿真 即仿真時鐘快于實際時鐘，模型仿真的速度快于實際系統(tǒng)即仿真時鐘快于實際時鐘，模型仿真的速度快于實際系統(tǒng)運行的速度運行的速度 。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 4、 根據系統(tǒng)模型的特性分類根據系統(tǒng)模型的特性分類 連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真 連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)，進一步可連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)，進一步可以分為以分為 集中參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用常微分方程（組）描述集中參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用常微分方程（組）描述 分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述 離散時間變化模型中的差分模型

35、歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇。離散時間變化模型中的差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇。 離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真 離散事件系統(tǒng)是指在某些隨機時間點上系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變離散事件系統(tǒng)是指在某些隨機時間點上系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化的系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)仿真的主要區(qū)別在于化的系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)仿真的主要區(qū)別在于狀態(tài)變化發(fā)生在隨機時間點上這種引起狀態(tài)變化的行為稱狀態(tài)變化發(fā)生在隨機時間點上這種引起狀態(tài)變化的行為稱為為“事件事件”，因而這類系統(tǒng)是由事件驅動的。，因而這類系統(tǒng)是由事件驅動的。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 1、 仿真技術在系統(tǒng)設計中的應用仿真技術在系統(tǒng)設計中的應用 新系統(tǒng)設計新

36、系統(tǒng)設計 提供了強有力的工具提供了強有力的工具 在可行性論證階段，進行定量比較，為系統(tǒng)設計打下堅實在可行性論證階段，進行定量比較，為系統(tǒng)設計打下堅實的基礎在系統(tǒng)設計階段，進行模型實驗、模型簡化并進行的基礎在系統(tǒng)設計階段，進行模型實驗、模型簡化并進行優(yōu)化設計。優(yōu)化設計。 系統(tǒng)改造系統(tǒng)改造 涉及新的設備、部件或控制裝置利用仿真技術涉及新的設備、部件或控制裝置利用仿真技術進行分系統(tǒng)實驗，即一部分采用實際部件，另一部分采用進行分系統(tǒng)實驗，即一部分采用實際部件，另一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對原系統(tǒng)的破模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對原系統(tǒng)的破壞或影響，大大縮短開工周期，提高

37、系統(tǒng)投入的一次成功壞或影響，大大縮短開工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率。率。仿真技術的應用仿真技術的應用機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 在真實系統(tǒng)上進行試驗往往存在以下問題在真實系統(tǒng)上進行試驗往往存在以下問題l在真實系統(tǒng)上試驗會破壞系統(tǒng)的正常運行；在真實系統(tǒng)上試驗會破壞系統(tǒng)的正常運行；l難以按預期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗條難以按預期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗條件；件；l很難保證每次的操作條件相同，難對試驗結果做出正確的很難保證每次的操作條件相同，難對試驗結果做出正確的判斷；判斷；l無法復原；無法復原；l試驗時間太長、費用太大或者有危險等試驗時間太長、費用太

38、大或者有危險等 而利用系統(tǒng)模型作仿真實驗則可以避免這些問題的出現(xiàn)。而利用系統(tǒng)模型作仿真實驗則可以避免這些問題的出現(xiàn)。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 2、 仿真在教育與訓練中的應用仿真在教育與訓練中的應用 利用計算機并通過運動設備、操縱設備、顯示設備、儀器儀表等復現(xiàn)利用計算機并通過運動設備、操縱設備、顯示設備、儀器儀表等復現(xiàn)所模擬的對象行為，并產生與之適應的環(huán)境，從而成為訓練操縱、控所模擬的對象行為，并產生與之適應的環(huán)境，從而成為訓練操縱、控制或管理這類對象的人員的系統(tǒng)。三大類制或管理這類對象的人員的系統(tǒng)。三大類載體操縱型載體操縱型 這是與運載工具有關的仿真系統(tǒng)，這是與運載工具有關的

39、仿真系統(tǒng)， 航空、航天、航海、地面運載工航空、航天、航海、地面運載工具，以訓練駕駛員的操縱技術為主要目的。具，以訓練駕駛員的操縱技術為主要目的。過程控制型過程控制型 用于訓練各種工廠的運行操作人員，如電廠、化工廠、核電站、電力用于訓練各種工廠的運行操作人員，如電廠、化工廠、核電站、電力網等網等搏奕決策型搏奕決策型企業(yè)管理人員（廠長、經理），交通管制人員（火車調度、航空管制、企業(yè)管理人員（廠長、經理），交通管制人員（火車調度、航空管制、港口管制、城市交通指揮等），港口管制、城市交通指揮等）， 軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子軍事指揮人員（空戰(zhàn)、海戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等）。戰(zhàn)等）。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學

40、院機械工程學院 3、仿真在產品開發(fā)及制造過程中的應用、仿真在產品開發(fā)及制造過程中的應用 虛擬制造（虛擬制造（Virtual Manufacturing） 是實際制造在計算機上的本質實現(xiàn)，是仿真技術以制造過是實際制造在計算機上的本質實現(xiàn)，是仿真技術以制造過程為對象的全方位的應用。程為對象的全方位的應用。 典型例子典型例子波音波音777 其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環(huán)境下的試飛其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計算機上完成的，使其開發(fā)周期從過去均是在計算機上完成的，使其開發(fā)周期從過去8年時間縮年時間縮短到短到5年。年。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院參考教

41、材：參考教材：溫熙森溫熙森.機械系統(tǒng)建模與動態(tài)分析機械系統(tǒng)建模與動態(tài)分析.北京：科學北京：科學出版社，出版社，2004，8 齊歡齊歡,王小平王小平.系統(tǒng)建模與仿真系統(tǒng)建模與仿真.北京：清華大北京：清華大學出版社，學出版社，2004，7機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院第第1 1章章 軟件介紹軟件介紹 1.1、ADAMS介紹 ADAMS是英文Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems的縮寫，是由美國MDI公司（Mechanical Dynamics Inc.）開發(fā)的機械系統(tǒng)動力學自動分析軟件。 在當今動力學分析軟件市場上ADAMS獨占

42、鰲頭，擁有70%的市場份額，ADAMS擁有windows版和unix兩個版本。 目前最高版本為ADAMS 2012。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。 ADAMS一方面是虛擬樣機分析的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行

43、靜力學、運動學和動力學分析。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 另一方面，又是虛擬樣機分析開發(fā)工具，其開放性的程序結構和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進行特殊類型虛擬樣機分析的二次開發(fā)工具平臺。 ADAMS軟件由基本模塊、擴展模塊、接口模塊、專業(yè)領域模塊及工具箱5類模塊組成。用戶不僅可以采用通用模塊對一般的機械系統(tǒng)進行仿真，而且可以采用專用模塊針對特定工業(yè)應用領域的問題進行快速有效的建模與仿真分析。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院1.2 1.2 虛擬樣機技術的起源及發(fā)展虛擬樣機技術的起源及發(fā)展 虛擬樣機技術是一項新生的工程技術。借助于這項技術，工程師們可以在計算機上建立機械系

44、統(tǒng)的模型，伴之以三維可視化處理，模擬在現(xiàn)實環(huán)境下系統(tǒng)的運動和動力特性，并根據仿真結果精化和優(yōu)化系統(tǒng)的設計與過程。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院1.3、虛擬樣機技術應用領域 虛擬樣機技術已經廣泛地應用在各個領域里：1、汽車制造業(yè)2、工程機械3、航天航空業(yè)4、國防工業(yè)5、通用機械制造業(yè)機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院汽車汽車鐵路車輛鐵路車輛機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 飛機飛機 飛行器飛行器機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院機器人機器人機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院工程機械（重載）工程機械（重載）機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院多體

45、動力學仿真的典型應用：汽車可操作性和乘多體動力學仿真的典型應用：汽車可操作性和乘坐舒適性仿真（坐舒適性仿真（1）汽車汽車可操作性（可操作性（handling)仿真仿真是指利用整車動是指利用整車動力學模型，當操作人員在采用各種不同駕駛方法力學模型，當操作人員在采用各種不同駕駛方法的情況下，對車輛的的情況下，對車輛的側傾穩(wěn)定性側傾穩(wěn)定性進行仿真研究。進行仿真研究。 國際標準化組織已經制定了大量的相關標準，以用于汽國際標準化組織已經制定了大量的相關標準，以用于汽車的可操作性測試，主要有：車的可操作性測試，主要有：（1 1）用于緊急換道駕駛測試的）用于緊急換道駕駛測試的ISO TR 3888 ISO

46、TR 3888 標準；標準；（2 2）用于直線剎車測試的）用于直線剎車測試的ISO 6957ISO 6957標準；標準；以正弦曲線作為輸入，對汽車以正弦曲線作為輸入，對汽車瞬態(tài)瞬態(tài)開環(huán)響應進開環(huán)響應進行測試的行測試的ISO TR 8725ISO TR 8725 標準；標準；（3 3）（4 4）ISO 4138ISO 4138標準、標準、ISO 7401ISO 7401標準、標準、ISO TC 108/253ISO TC 108/253 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院以汽車前、后懸架及以汽車前、后懸架及轉向機構為主的多體轉向機構為主的多體動力學模型動力學模型多體動力學仿真的典型應用：

47、汽車可操作性和乘多體動力學仿真的典型應用：汽車可操作性和乘坐舒適性坐舒適性 （2）機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院增加發(fā)動機、車身后的增加發(fā)動機、車身后的整車多體動力學模型整車多體動力學模型多體動力學仿真的典型應用：汽車可操作性和乘多體動力學仿真的典型應用：汽車可操作性和乘坐舒適性坐舒適性 （3）機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院第第2章章 基本知識基本知識 1、自由度、自由度 機械系統(tǒng)的自由度是指機械系統(tǒng)中各零件相對于地面所具有的獨立運動的數(shù)量。欲使機構具有確定的運動，則其原動件的數(shù)目必須等于該機構的自由度。 ADAMS中自由度（DOF）計算公式為 DOF= 其中n 系統(tǒng)的

48、部件數(shù)目（包括地面）； 系統(tǒng)內各約束所限制的自由度數(shù)目。iin-1)-6(nin機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 2、坐標系 ADAMS/View允許Cartesian（直角）、Cylindrical（圓柱）、Spherical（球）三種坐標系，默認情況下為直角坐標系。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 ADAMS的坐標系：的坐標系：ADAMS在坐標系的運用上總共有三種形式:a全局坐標系 也就是絕對坐標系，固定在地面（Ground Part） 上，是ADAMS中所有零件的位置、方向、速度的度 量基準坐標系。b零件的局部坐標系 也稱零件坐標系。在建立零件的同時產生，隨零件一起運

49、動，它在全局坐標系中的位置和方向決定了零件在全局坐標系中的位置和方向。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院c標記 可以把標記分為固定標記和浮動標記兩類。固定標記相對零件靜止，可用于定義零件的形狀、質心位置、作用與約束的位置與方向等。浮動標記相對零件運動，某些情況下要借助浮動坐標系來定義作用與約束。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院第第3章章 ADAMS基本操作基本操作機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院3.1 ADAMS軟件包 ADAMS/View（基本環(huán)境） ADAMS/Solver（求解器） ADAMS/Postprocessor（后處理器） ADAMS/Car（轎車模

50、塊）、ADAMS/Rail（機車模塊）、ADAMS/Driver（駕駛員模塊）、ADAMS/Tire（輪胎模塊）、ADAMS/Linear（線性模塊）、ADAMS/Flex（柔性模塊）、ADAMS/Controls（控制模塊）、ADAMS/FEA（有限元模塊）、 ADAMS/Hydraulics（液壓模塊）、 ADAMS/Exchange（接口模塊）、 Mechanism/Pro （與Pro/Engineer 的接口模塊）、ADAMS/Animation（高速動畫模塊） 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院ADAMS基本應用程序ADAMS/ViewADAMS/SolverADAMS/Po

51、stProcessor 基本環(huán)境 求解器 后處理 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院/Driver /Hydraulics /Driveline /Control /Flex /Linear /Tire /Exchange/Rail /Car /Animation Mechanism/Pro ADAMS附加程序模塊附加程序模塊 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 ADAMS/ViewADAMS/View： 可以像建立物理樣機一樣建立任何機械系統(tǒng)的虛擬樣機。首先建立運動部件（或者從CAD軟件中導入）、用約束將它們連接、通過裝配成為系統(tǒng)、利用外力或運動將他們驅動。 ADAMS/Vi

52、ew支持參數(shù)化建模，以便能很容易地修改模型并用于實驗研究。 用戶在仿真過程進行中或者當仿真完成后，都可以觀察主要的數(shù)據變化以及模型的運動。這些就像做實際的物理試驗一樣。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 ADAMS/Solver : 一個自動建立并解算用于機械系統(tǒng)運動仿真方程的，快速、穩(wěn)定的數(shù)值分析工具。 提供一種用于解算復雜機械系統(tǒng)復雜運動的數(shù)值方法 。 可以對以機械部件、控制系統(tǒng)和柔性部件組成的多域問題進行分析。 支持多種分析類型，其中包括運動學、靜力學、準靜力學、線性或非線性動力學分析。 使用穩(wěn)定的建模方法可以對巨大的模型進行分析。 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 A

53、DAMS/PostProcessor : 顯示ADAMS仿真結果的可視化圖形界面 。 提供了一個統(tǒng)一化的界面，以不同的方式回放仿真的結果。為了能夠反復使用，頁面設置以及數(shù)據曲線格式都能保存起來，這樣既有利于節(jié)省時間也有利于整理標準化的報告格式。 可以方便地同時顯示多次仿真的結果以便比較。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 ok機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 3.2 3.2ADAMS/VieADAMS/View w建模仿真建模仿真步驟步驟: :復雜機器仿真時復雜機器仿真時要循序漸進要循序漸進完成幾個零件的完成幾個零件的約束添加后就進約束添加后就進行一次仿真行一次仿真 機械系統(tǒng)

54、建模與仿真機械工程學院機械工程學院 分析技巧：分析技巧： 采取漸進的，簡單逐步發(fā)展到復雜的分析策略不必過分追求構件幾何形體的細節(jié)部分 先從分析線性（阻尼）開始 非線性（阻尼 ） 整個系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng) ，先對子系統(tǒng)仿真分析和試驗 應該盡量減小系統(tǒng)的規(guī)模，僅考慮影響樣機性能的構件 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院3.3 啟動啟動ADAMS/View程序程序 產生新的樣機模型數(shù)據庫 - Create a new model 重力的設置 ，單位系統(tǒng) 打開已經保存的數(shù)據庫 - Open an existing database 輸入ADAMS文件 - Import a file 退出ADA

55、MS/View程序 - Exit機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院n啟動時的啟動時的ADAMS/ViewADAMS/View主窗口：主窗口：視圖方向視圖方向主工主工具箱具箱窗口名稱欄窗口名稱欄菜單欄菜單欄歡迎歡迎窗口窗口工作屏工作屏幕區(qū)幕區(qū)狀態(tài)欄快捷工快捷工具欄具欄機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院3.4 ADAMS/View程序屏幕程序屏幕ADAMS/View主窗口部分功能如下：n主工具箱展示各種常用命令的快捷鍵；n命令菜單欄包括了ADAMS/View程序的全部命令；n快捷工具欄設置了一些最基本的文件和編輯命令的快捷按鈕；n工作屏幕區(qū)顯示樣機模型的區(qū)域；n工作柵格在工作區(qū)顯示

56、柵格的目的是利于建模； n狀態(tài)欄顯示操作過程中的各種信息和提示；機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院n坐標窗口顯示當前光標在三維坐標中的位置，按F4鍵可以顯示坐標窗口；n視圖方向顯示表示當前系統(tǒng)的地面坐標系方向的三維坐標。在View菜單中選擇Toolbox and Toolbas項，顯示Tool settings對話框，可以設置打開或關閉主工具箱、快捷工具欄和狀態(tài)欄。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院3.5 ADAMS/View命令的基本操作命令的基本操作 選擇和輸入ADAMS/View命令有五種常用的方法 1 、主工具箱 命令集有多個層次 2、菜單欄3、彈出式菜單 屏幕上的各種

57、對象，例如：構件、標記、約束、運動、力等 輸入對話框中的文本輸入欄 后處理圖標中的各種對象，例如：曲線、標題、坐標、符號標記等 4、快捷工具欄5、命令窗口 機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 3.5.1 主工具箱主工具箱 主工具箱上部有12個圖標是建模和仿真工具，下面的 其他圖標是視圖工具。主工具箱中的命令集有多個層次，在主工具箱中所見的圖標，是下一層次命令集合的默認命令，直接單擊主工具箱中的圖標，可以選擇該默認命令。 單擊工具箱的現(xiàn)實浮動命令板工具圖標 可產生該命令集的浮動命令板。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院ADAMS/View 工具列瀏覽：工具列瀏覽：12345678

58、91011121314151612345678910111213141516幾何建模幾何建模測量測量恢復恢復/ /重做重做運動運動連接色盤移動移動動態(tài)瀏覽動態(tài)瀏覽建構力元素建構力元素前后視圖前后視圖動態(tài)旋轉動態(tài)旋轉上下上下視圖視圖左右左右視圖視圖背景顏色背景顏色視窗布置視窗布置其他其他機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院3.5.2 命令菜單方式命令菜單方式 對于主工具箱中不包含的命令，可以在命令菜單欄中選擇輸入，有以下幾種輸入菜單命令的方法：n用鼠標選擇菜單中的有關命令；n在按下Alt的同時，鍵入菜單標題中下劃線的字母，選擇有關菜單，再用同樣的方法選擇命令；n按F10鍵激活File菜單，

59、然后用箭頭鍵來移動選擇有關菜單和命令；n使用命令快捷鍵。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院重要表單： File | Open Database : 開啟格式為*.bin File | Import ：導入*.cmd, *.adm, *.IGS等 CAD model, *.gra/req/res, 數(shù)據檔等。 File | Export ：導出*.cmd, *.adm, *.IGS等 CAD model,FEA loads。 File | Print：列印功能，可輸出 PS 格式。 Edit | Appearance ： 提供物件透明度物件透明度、隱藏、顏色等設定。 Build | Mo

60、del：可建構另一個model、刪除、更名、切換等。 Build | Flexible bodies：分 ADAMS/Flex, Discrete Flexible link，ADAMS/Flex提供mnf檔的輸入，F(xiàn)lexible Link提供各式斷面特性之桿件。 Build | Materials：新增材質。 Build | Design Variable ：建立設計變量，供DOE, DS, OPT使用。機械系統(tǒng)建模與仿真機械工程學院機械工程學院 Build | Measure：建立各種測量關系。 Build | Function：建構各種函數(shù)關系式。 Build | Data eleme