AMESim與ADAMS聯(lián)合仿真操作說明

1、AMESim 與ADAMS 聯(lián)合仿真操作說明摘 要：物理系統(tǒng)可能由各種元件組成， 例如氣動的， 機(jī)械的， 液壓的， 電子的以及控制系統(tǒng)等， 所有的元件協(xié)同工作。多學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)和復(fù)雜多體系統(tǒng)之間的相互作用很難在單一的軟件平臺中來仿真。解決的方案就是通過AMESim 和專用的多體動力學(xué)軟件ADAMS 之間的接口，使得兩者在仿真中協(xié)同工作。本文結(jié)合天線的簡單實例介紹AMESim 與ADAMS 聯(lián)合仿真的操作過程。關(guān)鍵詞：AMESim ADAMS 聯(lián)合仿真1. 引言AMESim （Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering s

2、ystems）軟件是由法國IMAGINE 公司于1995年推出的多學(xué)科復(fù)雜領(lǐng)域系統(tǒng)工程高級建模和仿真平臺，該軟件不要求用戶具備完備的仿真專業(yè)知識，采用面向系統(tǒng)原理圖建模的方法，便于工程技術(shù)人員掌握和使用。機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析軟件ADAMS (automatic dynamic of mechanical system集建模、求解和可視化技術(shù)于一體, 能有效分析和比較多種參數(shù)方案。運(yùn)用AMESim 與ADAMS 的聯(lián)合仿真，可以有效的對設(shè)備的動態(tài)過程進(jìn)行分析，根據(jù)交互分析產(chǎn)生的結(jié)果來評價設(shè)備的性能，為了更加真實的符合實際情況，理論分析用來完成檢驗產(chǎn)生的數(shù)值結(jié)果。這種虛擬產(chǎn)品開發(fā)方法與得出的結(jié)論將對設(shè)計

3、人員提供一定幫助。通過AMESim/ADAMS之間的接口，有兩種方式實現(xiàn)聯(lián)合仿真：（1）將模型從一個平臺中輸入到另一個平臺中，采用單一的積分器進(jìn)行計算。（2）各個平臺分別利用自己的積分器計算自己的模型，通過預(yù)先統(tǒng)一的通訊間隔進(jìn)行信息交換。2. 軟件環(huán)境要求首先AMESim 軟件需要4.2級以上版本； ADAMS需要2003級以上版本（含A/Control模塊）。其次必須要有Microsoft Visual C+ 編譯器。 如果需要從ADAMS 環(huán)境中使用接口，那么還強(qiáng)烈推薦Fortran 編譯器， 這樣可以將AMESim 的模型編譯成為ADAMS 的子函數(shù)（Subroutine ）。該接口支持

4、的操作系統(tǒng)包括Windows 、Sun 、SGI 和IBM 。3.AMESim 與ADAMS 接口操作要成功使用接口， 必須在Windows 中設(shè)置環(huán)境變量%AME_ADAMS_HOME%， 該環(huán)境變量的值為ADAMS 的安裝路徑（例如C :ADAMS2003。注意在ADAMS 的安裝路徑中不能出現(xiàn)空格）。 如果需要從ADAMS 環(huán)境中使用接口，那么還需要將dfvars.bat 文件拷貝至AMESim 的安裝路徑下。3.1. 在ADAMS 中設(shè)置用于輸入到AMESim 的模型在這種情況下，AMESim 是主控軟件，用戶需要在AMESim 中運(yùn)行并控制ADAMS 的仿真進(jìn)程。從ADAMS 輸出到

5、AMESim 有兩種方式：1共同仿真模式，AMESim 通知ADAMS 在給定的時間間隔提供它的輸出。由ADAMS 自己來求解它的模型。2連續(xù)模式，AMESim 從ADAMS 輸入完整的系統(tǒng)模型并將所有的方程集成起來在AMESim 中求解，此時ADAMS 只起到函數(shù)評估器的作用。不管上述哪種模式，在ADAMS 中的設(shè)置過程是一樣的。 用戶只需要在AMESim 中選擇是共同仿真方式或是連續(xù)模式輸出方式。在這個步驟中，用戶需要檢查一些狀態(tài)變量的定義，使用這些狀態(tài)變量作為兩個軟件間的交換變量。例如， 如果用在AMESim 建立的液壓作動器模型來驅(qū)動ADAMS 中建立的機(jī)構(gòu)模型， 那么這些變量就應(yīng)該是

6、力、位移以及速度等。事實上， AMESim需要根據(jù)位移和速度計算得到力。ADAMS 中的輸出變量， 通常是速度和位移， 主要是使用ADAMS 內(nèi)部函數(shù)來定義；如AZ （）用于角度測量，WZ （）用于轉(zhuǎn)速，DM （）用于位移。 圖1 ADAMS 中創(chuàng)建輸出注意變量的單位。 也就是說需要注意ADAMS 中變量的單位和AMESim 中的單位之間是否一致， 如果不一致而用戶又不希望分別在AMESim 和ADAMS 中修改單位， 那么可以在AMESim 的模型中加入信號控制庫中的增益模塊來實現(xiàn)單位的協(xié)調(diào)。ADAMS的輸入變量，通常是力或者扭矩， 以標(biāo)準(zhǔn)的單元使用， 比如單個單元力/扭矩或者通用力（6個元

7、件）。在創(chuàng)建時， 這些變量設(shè)置為0，因為它們的值是由其它軟件（AMESim ）計算得到。在本例中， 唯一的輸入變量是扭矩， 采用函數(shù)VARVAL 來定義。在ADAMS/View中，點(diǎn)擊菜單Tools/Database Navigator來定義azimuth_zctuator單元。點(diǎn)擊菜單Build/System Elements/State Variables/Modify來定義狀態(tài)變量control_torque。 圖2 ADAMS 中創(chuàng)建輸入當(dāng)用戶完成創(chuàng)建輸入、輸出變量后，下一步需要在ADAMS 中定義接口了。利用上一步創(chuàng)建的變量，使用現(xiàn)存的Plant Input和Plant Output

8、建立接口模型。Plant Input：control_torque, 其中扭矩以單一單元扭矩使用， 即VARVAL(control_touque。Plant Output : rotor_velocity, azimuth_position, 這些變量由ADAMS 的函數(shù)計算得到。如下圖所示， 用戶可以通過Tools 菜單中的Database Navigator來設(shè)置。 圖3 在ADAMS 中建立接口模型至此， ADAMS的模型就全部設(shè)置好了。用戶將通過“Controls”菜單輸出系統(tǒng)模型， 如下圖所示。 圖4 從ADAMS 中輸出系統(tǒng)模型在上面的對話框中，用戶需要填入以下內(nèi)容：oADAMS

9、中用于存儲結(jié)果的文件名（File prefix）； o在第二步中創(chuàng)建的“plant input”和“plant output”； o在控制包（Control package）中選擇“EASY5_和_MATRIXx”； o輸出類型，選擇線性還是非線性； o如果用戶希望讓ADAMS 在運(yùn)行系統(tǒng)前計算初始穩(wěn)態(tài)分析的話，則需要選擇“yes”反之選“no”； o如果需要的話，填入用戶定義的庫名字。經(jīng)過上述的步驟后， ADAMS將在用戶的當(dāng)前的工作路徑中創(chuàng)建了3個文件：adams2amesim.infadm和cmd。用戶只需要注意adams2amesim.inf 即可。在此簡單介紹一下這三個文件：inf

10、文件包括接口軟件的基本信息：ADAMS 的路徑，ADAMS 寫入的文件名，求解器需要的信息，交換變量的定義，狀態(tài)變量的數(shù)量。adm 文件包括ADAMS 求解器進(jìn)行仿真運(yùn)算時需要讀取的ADAMS 系統(tǒng)的信息。cmd 文件包括所有AMDAMS/View需要的相關(guān)系統(tǒng)的信息。到此為止， 在ADAMS 軟件中的操作部分就完成了。3.2 在AMESim 中輸入模型 用戶已經(jīng)在ADAMS 中定義并生成了接口使用所需要的文件：.inf ， .adm以及.cmd 文件。然后將在AMESim 中建立的相關(guān)部分的模型保存到上述三個文件所在的目錄中。 本例中， AMESim的模型如下圖所示：圖5 在AMESim 中

11、建立的模型 圖6 在AMESim 中導(dǎo)入模型在隨后打開的對話框中選擇在ADAMS 中生成的.inf 文件， 然后可以出現(xiàn)下列窗口： 圖7 AMESim 中的對話框在左邊的窗口中，AMESim 將會自動將在ADAMS 中定義的輸入輸出變量填入到相關(guān)的空格中。用戶可以檢查變量的名字并為該接口命名。在右邊的窗口中各項的含義如下：o Output prefix name : 是ADAMS 輸出文件的名字；o User executable : 必要時可以在此加入ADAMS 模型中需要的用戶自定義應(yīng)用庫的路徑， 它通常包括一些子函數(shù)。o Simulation mode ：Continuous 代表將ADAMS 的模型全部輸入到AMESim 中進(jìn)行仿真， Discrete代表共仿真。o Animation mode : Interactive代表在仿真的同時，運(yùn)行A/View進(jìn)行動畫處理。Batch 代表在仿真的時候不運(yùn)行A/View， 而是仿真結(jié)束后根據(jù)需要，用戶自己運(yùn)行A/View進(jìn)行動畫處理。o Output step size : 給出ADAMS 寫入結(jié)果文件時的時間間隔。圖 11