ADAMS參數化建模及優(yōu)化設計

第10章ADAMS參數化建模及優(yōu)化設計本章將通過一個具體的工程實例，介紹ADAMSzView的參數化建模以及ADAMS/View提供的3種類型的參數化分析方法：設計研究(DeSlgnStudy)、試驗設計(DesignofExpeiniients,De)E)和優(yōu)化分析(OPtImiZatlOn)。其中DOE是通過ADAMSIiisight來完成，設計研究和優(yōu)化分析在ADAMS/View中完成。通過本章學習，可以初步了解ADAMS參數化建模和優(yōu)化的功能。10.1ADAMS參數化建模簡介ADAMS提供了強大的參數化建模功能。在建立模型時，根據分析需要，確定相關的關鍵變量，并將這些關鍵變量設置為可以改變的設計變量。在分析時，只需要改變這些設計變量值的大小，虛擬樣機模型自動得到更新。如果，需要仿真根據事先確定好的參數進展，可以由程序預先設置好一系列可變的參數，ADAMS自動進展系列仿真，以便于觀察不同參數值下樣機性能的變化。進展參數化建模時，確定好影響樣機性能的關鍵輸入值后，ADAMS/View提供了4種參數化的方法：(1)參數化點坐標在建模過程中，點坐標用于幾何形體、約束點位置和驅動的位置。點坐標參數化時，修改點坐標值，與參數化點相關聯(lián)的對象都得以自動修改。(2)使用設計變量通過使用設計變量，可以方便的修改模型中的已被設置為設計變量的對象。例如，我們可以將連桿的長度或彈簧的剛度設置為設計變量。當設計變量的參數值發(fā)生改變時，與設計變量相關聯(lián)的對象的屬性也得到更新。(3)參數化運動方式通過參數化運動方式，可以方便的指定模型的運動方式和軌跡。(4)使用參數表達式使用參數表達式是模型參數化的最根本的一種參數化途徑。當以上三種方法不能表達對象間的更雜關系時，可以通過參數表達式來進展參數化。參數化的模型可以使用戶方便的修改模型而不用考慮模型內部之間的關聯(lián)變動，而且可以到達對模型優(yōu)化的目的。參數化機制是ADAMS中重要的機制。10.2ADAMS參數化分析簡介參數化分析有利于了解各設計變量對樣機性能的影響。在參數化分析過程中，根據參數化建模時建立的設計變量，采用不同的參數值，進展一系列的仿真。然后根據返回的分析結果進展參數化分析，得出一個或多個參數變化對樣機性能的影響。再進一步對各種參數進展優(yōu)化分析，得出最優(yōu)化的樣機。ADAMS/View提供的3種類型的參數化分析方法包括：設計研究(Designstudy)＞試驗設計(DesignofExperunents,DOE)和優(yōu)化分析(Optιιιnzatιon)o設計研究(DeSigIlstudy)在建立好參數化模型后，當取不同的設計變量，或者當設計變量值的大小發(fā)生改變時，仿真過程中，樣機的性能將會發(fā)生變化。而樣機的性能怎樣變化，這是設計研究主要考慮的內容。在設計研究過程中，設計變量按照一定的規(guī)如此在一定的范圍內進展取值。根據設計變量值的不同，進展一系列仿真分析。在完成設計研究后，輸出各次仿真分析的結果。通過各次分析結果的研究，用戶可以得到以下內容：(1)設計變量的變化對樣機性能的影響。(2)設計變量的最優(yōu)取值。(3)設計變量的靈敏度，即樣機有關性能對設計變量值的變化的敏感程度。試驗設計(DeSigIlofExperiments)試驗設計(DeSlgnofExpeiunents,DC)E)考慮在多個設計變量同時發(fā)生變化時，各設計變量對樣機性能的影響。試驗設計包括設計矩陣的建立和試驗結果的統(tǒng)計分析等。最初，所設計的試驗設計〔DOE)用在物理實驗上面，但對于虛擬試驗的效果也很好。傳統(tǒng)上的DOE是費時費力的。使用ADANIS的DOE可以增加獲得結果的可信度,并且在得到結果的速度上比試錯法試驗或者一次測試一個因子的試驗更快，同時更能有助于用戶更好地理解和優(yōu)化機械系統(tǒng)地性能。對于簡單的設計問題,可以將經驗知識,試錯法或者施加強力的方法混合使用來探究和優(yōu)化機械系統(tǒng)的性能。但當設計方案增加時,這些方法也就不能得出快速地、系統(tǒng)化公式化的答案。一次改變一個因素(也稱設計參數，F(xiàn)actors)不能給出因素之間相互影響的信息,而進展屢次仿真同時測試多個不同的因素會得到大量的輸出數據讓用戶評估。為了減少耗時的工作，ADAMS/Insight提供應一個定制方案和分析工具來進展一系列的試驗，并且ADAMS/Insight幫助確定相關的數據進展分析,并自動完成整個試驗設計過程?？偟恼f來，ADAMS中的DOE是安排試驗和分析試驗結果的一整套步驟和統(tǒng)計工具，試驗的目的就是測量出虛擬樣機模型的性能,制造過程的產量,或者成品的質量。DOE一般有以下五個根本步驟：(1)確定試驗目的。例如,想確定那個變量對系統(tǒng)影響最大。(2)為系統(tǒng)選擇你想考察的因素集,并設計某種方法來測量系統(tǒng)的響應。(3)確定每個因素的值,在試驗中將因素改變來考察對試驗的影響。(4)進展試驗,并將每次運行的系統(tǒng)性能記錄下來。(5)分析在總的性能改變時，哪些因素對系統(tǒng)的影響最大。對設計試驗的過程的設置稱為建立矩陣試驗「設計矩陣)。設計矩陣的列表示因素，行表示每次運行，矩陣中每個元素表示對此因素的水平級(即可能取值因子，Levels),是離散的值。設計矩陣給每個因素指定每次運行時的水平級數，只有根據水平級才能確定因素在運算時的具體值。創(chuàng)立設計矩陣通常有五種方法，這五種的目的和特點各有所區(qū)別：PedmeterStUdy:測試分析模型的健壯性。DOEScreenmg(2-level)：確定影響系統(tǒng)行為的某因素和某些因素的組合;確定每個因素對輸出會產生多大的影響。DOEResponseSuiface(RSM):對試驗結果進展多項式擬合。SweepStudy：在一定范圍內改變各自的輸入。MonteCarlo：確定實際的變化對設計功能上的影響。創(chuàng)立好設計矩陣后，用戶需要確定試驗設計的類型。在ADAMSZInsight中有六種內置設計類型來創(chuàng)立設計矩陣,也可以導入自己創(chuàng)立的設計矩陣。可以自由選擇設計矩陣，為系統(tǒng)創(chuàng)立最有效率的試驗。當使用內置的設計類型時ADAMS/Insight根據選擇的設計類型生成相應的設計矩陣。這六種設計類型是FullFactorialPlackett-Bmmaii、FractionalFactorial?Box-BelinkeiiCentral、CompositeFaced(CCF)D-OptimaloFullFactorial是所有設計類型中綜合程度最高的,使用到了因素水平的所有可能的組合。PIaCkemBunnan設計類型適用于在大量的因素中篩選最有影響的因素。該設計所需要的傳統(tǒng)設計類型運行的次數最少,但不允許用戶估計這些因素之間的相互的影響。FractionalFiactoiial和Plakett-Burman使用的是FullFactorial專門的子集,因而也被看作減化的Factoiialo它普遍用于篩選重要變量并主要用于兩水平的因素,能夠估計其對系統(tǒng)的影響。Box-Beliiiken設計類型使用設計空間中平面上的點。這樣該設計就適用于模型類型為二次的RSM試驗。Box-Belmken對每個因素需要三個水平。CCF(CenterCompositeFaced)設計類型使用的是每個數據軸上的點(開始點),以及設計空間的角點(頂點),和一個以上的中心點。CCF比Box-Beliiiken相比擬運行的次數更多。CCF適用于二次RSM試驗的模型類型。D-OPtmial設計類型產生的是將系數不確定性降到最低的模型。這種設計類型由根據最小化規(guī)如此從大量候選因素中隨機抽取的行所組成。D-Optimal指明了在試驗中運行的總次數,將以前試驗中已存在的行提供應新的試驗,并對每個因素指定不同的水平。這些特性使得D-OPtImaI在很多情況，特別是在試驗費用驚人的情況下，成為最優(yōu)選擇,。10.2.3優(yōu)化分析(OPtimiZatioll)優(yōu)化是指在系統(tǒng)變量滿足約束條件下使目標函數取最大值或者最小值。目標函數是用數學方程來表示模型的質量、效率、本錢、穩(wěn)定性等。使用準確數學模型的時候，最優(yōu)的函數值對應著最優(yōu)的設計。目標函數中的設計變量對需要解決的問題來說應該是未知量，并且設計變量的改變將會引起目標函數的變化。在優(yōu)化分析過程中，可以設定設計變量的變化范圍，施加一定的限制以保證最優(yōu)化設計處于合理的取值范圍。另外對于優(yōu)化來說，還有一個重要的概念是約束。有了約束才使目標函數的解為有限個，有了約束才能排除不滿足條件的設計方案。通常，優(yōu)化分析問題可以歸結為：在滿足各種設計條件和在指定的變量變化范圍內，通過自動地選擇設計變量，由分析程序求取目標函數的最大值或最小值。雖然InSlght也有優(yōu)化的功能，但兩者還是有區(qū)別，并且互相補充。試驗設計主要研究哪些因素的影響比擬大，并且還調查這些因素之間的關系；而優(yōu)化分析著重于獲得最優(yōu)目標值。試驗設計可以對多個因素進展試驗分析，確定哪個因素或者哪些因素的影響較大，然后，可以利用優(yōu)化分析的功能對這些影響較大的因素進展優(yōu)化，這樣可以到達有效提供優(yōu)化分析算法的運算速度和可靠性。103參數化建模應用實例由于多體動力學仿真系統(tǒng)是復雜的系統(tǒng)，仿真模型中各個部件之間存在著更雜的關系，因此在仿真建模的時候需要提供一個良好的創(chuàng)立模型、修改模型機制，在對某個模型數據進展改變時，與之相關聯(lián)的數據也隨之改動，并最終到達優(yōu)化模型的目的。ADAMS為多體動力學仿真建模提供了這樣一個機制一一參數化建模機制，它為用戶設計、優(yōu)化模型提供極大的方便。在10.1節(jié)中，對參數化建模做了簡要的介紹，本節(jié)將主要以雙擺臂獨立前懸架運動學模型為例，著重介紹參數化點坐標的方式參數化建模。10.3.1雙擺臂獨立前懸架拓撲結構雙擺臂獨立前懸架系統(tǒng)主要部件有上擺臂(UCA,UppeiCOntrOlAnn)、下擺臂(LCA,LowerControlAim)、轉向節(jié)(Kiiuckle)、橫向拉桿(TieRod)、測試臺(TeStPIane)、地面(Giound,由于車身固定在地面上，因此車身和地面為一體)，它們之間由錢鏈聯(lián)接，并提供應其一個位移驅動，使其能繞軸上下轉動。其聯(lián)接關系圖如下：圖10.-1模型拓撲結構10.3.2系統(tǒng)環(huán)境設置(1)設置工作平面。這里設置XoZ為工作平面。設置方式如下，進入菜單Settlngs、Workinggrid…，見圖10-2。在彈出對話框中選擇GloabXZ(圖10-3)在主工具箱，點擊視圖設置(圖KM)O圖10?2 圖10-3圖I(M 圖10-5(2)單位設置。點擊菜單命令SettIngs->Umts…，選擇MMKS。(3)消息窗I卜設置。點擊菜單命令VleW->MessageWindow,在彈出對話框中點擊左下角按鈕Setting,彈出圖10-5所示對話框，選擇ErrO人10.3.3雙擺臂獨立前懸架參數化建模采用參數化點的方式來建模時，參數化點主要提供多體系統(tǒng)模型中各個對象(部件、約束、標架、力、力元等)的位置坐標，修改對象通過修改這些參數化點來完成。因此在參數化點方式參數化建模時，參數化點是最根本的要素。參數化點方式建模的步驟大致為：確立參數化點A創(chuàng)立參數化點■>創(chuàng)立模型部件->創(chuàng)立聯(lián)接關系->創(chuàng)立驅動、力或者力元。(1)確定參數化點對于本節(jié)雙擺臂獨立前懸架系統(tǒng)，參數化點確實立主要考慮兩個方面：.能為模型對象位置和方向定位；.根據點能創(chuàng)立模型可視化幾何實體。根據以上兩原如此，由模型的拓撲結構可得到下參數化表：表10-1模型的參數化表序號名稱坐標值(X,Y,Z)說 明-1-lca-r-center307.0,1560.0,383.0下擺臂后端與車體較鏈聯(lián)接點-2lea?eenter307.0,1285.0,388.0下擺臂前端與車體皎鏈聯(lián)接點一3lca-kιιuckle686.0,1414。364.0轉向節(jié)與下擺臂較鏈聯(lián)接點 一4uca-r-center384.0,1564.0,650.0上擺臂后端與車體皎鏈聯(lián)接點―-5uea?eenter384.0,1330.0,708.0上擺臂前端與車體皎鏈聯(lián)接點―6UCa_knuckle593.0,1448.0,686.0轉向節(jié)與上擺臂皎鏈聯(lián)接點-7tierod-nιiddle377.0,1311.0,471.0左橫向拉桿與車體皎鏈聯(lián)接點一8tieiod_knuckle703.0,1305A459.0轉向節(jié)與橫向拉桿皎鏈聯(lián)接點一9hook?ef390.0,1311047LO定位萬向節(jié)(車體上)Z方向點10knuckle-center686.0,1442.0,507.0轉向節(jié)中心點 ∏WheeLcenter743.0,1442.0,507.0輪中心點12WheeLouter813.0,1442.0,507.0定義輪幾何實體輔助點13WheeLiimer673.0,1442.0,507.0定義輪幾何實體輔助點14testβplane743.0,1442.0,207.0測試臺與轉向節(jié)較鏈聯(lián)接點一(2)創(chuàng)立參數化點創(chuàng)立參數化點在ADAMS/View中有兩種方式，一種是通過主工具箱中快捷圖標 創(chuàng)立，另外一種方式是通過“Tool"菜單中的"CommandNavigator...*來創(chuàng)立。見圖10-6通過快捷圖標創(chuàng)立 通過菜單命令創(chuàng)立圖10-6創(chuàng)立參數化點在本節(jié)示例為中，我們采用后一種方式創(chuàng)立，即菜單命令。隨后出現(xiàn)ConiiiiaiidNaVIgator對話框，找到其中的point,點擊前面”+〃號展開，在展開后的列表中雙擊Create,見圖10-7,這時系統(tǒng)彈出創(chuàng)立點對話框(S10.3-8)o圖10-7創(chuàng)立點命令 圖10-8創(chuàng)立點對話框圖10-8所示對話框中第一個編輯框為點的名字，在編輯框中輸入.model_1.ground.lca_r_center；COmmentS表示對這個點的注釋；在LOCation這一欄中根據表中提供的數據輸入點的坐標“307.0,1560.0,383.0"；最后一個編輯框是選擇參考標架，如果選擇有參考標架，如此說明該點的坐標是在參考標架里的坐標，如果不填如此視為全局標架下的坐標。點擊Ok,并重更上述步驟創(chuàng)立剩下的點，或者點擊Apply,直接改動名字，輸入坐標。創(chuàng)立完成后，界面上會出現(xiàn)BBB圖標，這表示創(chuàng)立出的點。注意:如果看不到圖標，可以點擊主工具箱中的按鈕"Icon",或者按"Ctrl+v"。(3)創(chuàng)立模型部件.創(chuàng)立空部件在ADANIS中必須先有部件才能為其創(chuàng)立可視化幾何實體。因此我們先創(chuàng)立一個空部件，即沒有任何屬性的部件。先創(chuàng)立上擺臂。進入“CommandNavigatorv對話框，依次展開“part"、ucreate,,和“rigid_body",雙擊uname_and_position，z,見圖10-9,彈出創(chuàng)立剛體對話框,將部件名字改為.modeLLUCa,其余缺省，點擊“OK”,圖IO-IOo一個名為UCa的部件被創(chuàng)立，接下來將創(chuàng)立uca的幾何實體。圖10-9創(chuàng)立幾何形體圖IO-IO創(chuàng)立幾何形體對話框.創(chuàng)立幾何實體在“CommandNavigator,,對話框中展開“geometry”,"create”,"shape",雙擊“cylinder"彈出對話框，在名字框可以改動幾何實體的名稱，特別注意的是，一定要將幾何實體創(chuàng)立到它屬于的部件，這里是.modeLLUCa°見圖將光標移到“CenterMarker”編輯框中，右擊鼠標選擇"Mark*,在出現(xiàn)的子菜單中點擊“Create”,彈出創(chuàng)立Marker的對話框,使用缺省名字。見圖IO-11。將光標移到"LoCatIOII”編輯框中，右擊鼠標，選擇“PickLocation”,然后用鼠標在圖形區(qū)中選擇點“uca_knuckle",在對話框的下拉菜單中選擇“AlongAxisorientationz,,選擇點“uca_f_centei",見圖IO-12。表示創(chuàng)立的Marker"Z"軸方向為點“uca_knuckle”指向點"uca_fLcentei”方向，這指定了所創(chuàng)立圓柱體的軸線方向。點擊“OK"。圖10-13為選擇好參數的對話框。注意：Marker是ADAMS中是重要的對象，ADAMS中的幾何實體，約束、力、力元都由Marker定義。我們將根據已創(chuàng)立成功的參數化點來創(chuàng)立Marker,這樣當我們修改參數化點的時候，與之關聯(lián)的Marker也隨之改動。圖10-11創(chuàng)立中心標架圖10-12 圖10-13回到創(chuàng)立圓柱體的對話框，在長度對話框欄右擊鼠標，選擇<4Parameterizez,->“Expressionbuild",在彈出對話框中的下拉菜單項選擇擇“ModelingFUnCtiOn”,在下面列表中選擇“DM”,用來計算兩點之間距離。點擊按鈕“Assist...",彈出對話框，在ObjeCtl編輯框中輸入第一個點“uca_knuckle",在ObjeCt2編輯框中輸入“uca_flcenter”見圖10-14,10-15?圖10-14求兩點距離函數 圖10-15輸入兩點關閉對話框后回到創(chuàng)立幾何實體對話框，在“Radius”編輯欄中輸入15,點擊44OKw,如此幾何體創(chuàng)立成功。然后根據點“uca_knuckle”和"uca_fLcentei"創(chuàng)立uca部件的另外一個幾何實體。3.創(chuàng)立其他部件通過上述方式分別為余下部件創(chuàng)立幾何實體表2模型部件列表部件CenterMaiker 長度（L） 半徑LocationAlongAxis...DNKobjeCtI,object2)15LCACvlmdeillca_kiiucklelea?eenterIcaknuckle,Icafcenter15Cvlindeι?2lca_kiiucklelca-r-centerIcaknuckle,Icarcenter15tierodCvlmdeiltierod-kιιuckletierod_niiddletierodknuckle,tierodmiddle~15testβplaneCvlmdeiltestplaneWheeLcenter20120KiiuckleCvlinderlkιιuckle-centeruca-knuckleknuckle-centeι;uca-knuckle15Cvlindeι?2kιιuckle-centerlca-kιιuckleknuekle_eente?;lca-kιιuckle15Cvlindeι3kιιuckle-centertierod_knuckleknuekle_eente?;tieιod-knuckle15CvlindeMkιιuckle-centeruca-knuckleknuckle-centeι;uca-knuckle15WheelCvlinderlWheeLcenterWheeLiniier70300Cvlindeι?2WheeLcenterWheeLouterTO300LocationAlongAxis...長度頂端半徑底端半徑FnistumlWheeLouterWheeLcenter"3δ"270"3δδFnIStUm2WileeLln??e?WheeLCentel-30270 —30。 一注意:.在此模型中，我們規(guī)定輪與轉向節(jié)之間沒有轉動，兩者屬于同一部件;2.在創(chuàng)立每個幾何實體前必須先創(chuàng)立一個空部件。最終形成圖10-16所示的仿真模型。圖10-16模型生成圖(4)創(chuàng)立約束.進入“ConunandNavigator,,對話框，展開“constraint"、"joint",雙擊uspherical,,。.在彈出對話框的I、JPartName編輯框中分別輸入UCa和knuckle,在“l(fā)ocation"編輯框中選擇點uca_kmICkk見圖10-17所示，點擊“ok”完成創(chuàng)立。圖10-17創(chuàng)立約束對話框.在橫向拉桿(tierod)和車體(ground)之間由萬向節(jié)聯(lián)接，由于創(chuàng)立萬向節(jié)比其他約束困難，這里將其創(chuàng)立過程描述如下：進入“CommandNavigator,z對話框，展開“constraint"、"jomt”,雙擊“hook”o彈出創(chuàng)立對話框(圖10-18),在下拉菜單中選擇“PositionByUsingMaikeis",通過Marker來為較定向。圖1048選擇I、J標架IMalke[Name編輯框中右擊選擇“Maike/'、"Create”,彈出創(chuàng)立Malker對話框，這里先創(chuàng)立屬于地面的IMalke1,它的Z軸為水平方向.將名字改為“"，在“Location,,中選擇點tιeιod-ιniddle,下拉菜單中選擇“AlongAxisOrientationv,選擇點Iiookref。點擊“OK"。見圖IO-19。圖10-19創(chuàng)立I標架對話框建橫向拉桿上的JMalke1,其Z軸為橫向拉桿的軸線方向。在創(chuàng)立MaIker對話框中改名字為，在Location編輯框中選擇點tierod_nuddle,在下拉菜單中選擇“AlongAxisOrientation",選擇點tieiod」HIddIe,點擊“OK”。見圖10-20圖10-20創(chuàng)立J標架對話框錢創(chuàng)立對話框，點擊“OK”,如此完成創(chuàng)立萬向節(jié)。4.按照上述方法，創(chuàng)立下表中的約束。表10-3約束列表錢類型IPaitJPaitLocationAlongAxisOrientationIcaknuckletierodknuckleIcagroundlea?eenterica-ι-centerucagrounduca_f_centeruca_r_center平移副tesCplanegroundtest__planeWheeLcentermplanetesCplaneknuckletest__plane(5)創(chuàng)立驅動.進入“ConiinandNavigatorv對話框，依次展開“constιaiπt"、ucreate"、"joint",雙擊"motion_generator",彈出圖10-雙對話框。.可以在“Motionname,,改變motion的名字。在函數類型下拉菜單中選擇“Function”,在編輯框中輸入“-100*tune+100"。在接下來的兩個下拉菜單中分別選擇udisplacement,,和“MotionOnJoint”。.在JomtNaine中選擇測試臺上的平移錢，在自由度類型下拉菜單中選擇uUanslationalzz。.點擊wOK"?注意：驅動有平移和旋轉兩種，有點驅動〔加在Marker上〕和校驅動〔加在校上〕，通過在此加一個平移類型的較驅動，相當于給測試平臺加上一個上下移動的鼓勵。圖10-21創(chuàng)立驅動對話框10.4優(yōu)化設計實例分析本節(jié)通過對雙擺臂獨立前懸架的參數化模型來具體說明設計研究、試驗設計和優(yōu)化設計這三種參數化分析方法。參數化分析的準備在完成參數化建模之后，便可以進展設計研究、試驗設計和優(yōu)化設計這三種參數化分析了。對于這三種參數化分析方法，開始的操作步驟是一致的。.參數化分析操作步驟設計研究、試驗設計和優(yōu)化設計這三種參數化分析開始的具體操作步驟如下：圖10-22參數化分析對話框(1)在Simulate菜單，選擇DesignEVaIUation…命令，ADANISZView顯示DeSignEValUtationTooIS對話框。在Model文本對話框內自動導入當前所建立的參數化模型的名稱。也可根據需要輸入所需分析模型的名稱。(2)選擇參數化分析的類型：設計研究(DesignStudy),試驗設計(DesignofExpemnents),或優(yōu)化分析(C)PtImIZatlOn)。ADAMS/View根據選擇不同的分析類型，分別顯示相應的輸入對話框。⑶在SunulationScript文本輸入框輸入所使用的仿真分析腳本的名稱。(4)選擇測量(MeaSUre)或目標(ObJeCHVe)確定分析的對象的類型。根據選擇的分析對象的類型，分別顯示相應的輸入對話框。(5)如果選擇測量(MeaSUI￠),在選擇框，選擇測量的類型：最后一次運算的值(LaStValue)?最小值(MinimUm)、最大值(MaXimUm)、平均值(Average)。并且在右邊的文本對話框，輸入測量的名稱。(6)如果選擇的對象類型是目標(ObJeCtlve),在ObJeCHve文本對話框，輸入目標的名稱。對于優(yōu)化分析，只能輸入一個目標。對于設計研究和試驗設計，可以輸入多個目標。當輸入多個目標時，用逗號分隔目標名。(7)參數化分析結果的保存。圖10-23參數化結果保存對話框圖選擇將參數化分析結果保存到數據庫的工具」顯示如圖10-230在Name對話框，輸入將要保存參數化分析結果的名稱。假設選擇AUto-InerementName,在保存參數化分析結果時，ADAMSzVieW根據保存的

順序，自動在名稱末尾加一個序號。具」ΞJ,通過在數據庫瀏覽器中選擇希望刪除的參數化分析結果。選擇OK按鈕，刪除所選擇的仿真結果。(9)參數化分析結果曲線的繪制。選擇繪制結果工具顯示如圖10-24所示對話框。圖10?24參數化曲線圖對話框在ReSUItSet對話框，輸入繪制曲線圖的參數化分析結果名稱。假設選擇MeaSUIe/Objectivevs.RmI選項，繪制測量對象與變量值、試驗數迭代數的曲線圖。假設選擇Measurevs.TnneForAllRuns選項。繪制測量對象與時間的曲線圖。10)參數化結果報表顯示。選擇表格報告工具l>Sl,顯示如圖10-25所示產生表格報告對話框。圖10-25產生表格報告對話框在ReSUkSet對話框，輸入用表格顯示的參數化分析結果名稱。在COIUmnWidth對話框，輸入表格列的寬度。在PreClSKm對話框，輸入表格中數值的精度。在FOrmat欄選擇選擇表格中數值的格式。?Automatic：程序根據表格中數值的位數和表格的寬度，自動選擇使用指數形式還是固定格式表示表格中的數值。Exponential：采用指數形式表示表格中數值。Fixed：采用固定格式表示表格中的數值。假設需將表格輸入到一個文件中，可以在FlIeName輸入文件名。假設在信息窗II顯示表格，可以選擇DisplayiιιInformationWindowoUD設計變量值的更新，利用參數化分析對話框中提供的更新變量工具-Si,設置試驗或迭代時的設計變量值，在Tnal對話框，輸入希望使用的試驗或迭代數。對話框如如下圖：圖10-26更新設計變量對話框(12)參數化分析控制參數設置，在SettIngS欄，有3個參數設置按鈕：Display?Output和Optiiiiizero選擇DISPlay按鈕，可以顯示在參數化分析過程中控制顯示方式的參數設置對話框。圖10-27顯示方式參數設置對話框選擇OUtPUt按鈕，可以顯示控制參數化分析過程輸出的參數設置對話框，從中可以選擇是否保存仿真輸出結果以及以怎樣的文件格式輸出參數化分析結果(SaVeFiles)o圖10-28分析過程輸出參數設置對話框選擇OPtmiIZel按鈕，可以顯示優(yōu)化分析設置對話框，其中：a.在AlgontlIm欄可以選擇優(yōu)化分析的運算法如此。b.在TOIeranCe下方的文本輸入框，輸入優(yōu)化分析的收斂允許偏差。c.在Max.Iterations欄，輸入最大的迭代次數。d.在Rescale欄，輸入重新調整的迭代數，在迭代過程中，到達該迭代數后將重新調整設計變量。e.在Differencing選擇欄，選擇采用的差分方法：中心差分法(Centeied),還是向前差分法(FOrWafd)。f.在InCrement欄，輸入差分的增量。g.在DebUg選擇項，選擇是否需要跟蹤優(yōu)化分析的輸出。圖10-29優(yōu)化分析設置對話框(13)設置完成后，選擇Start鍵，運行參數化分析。2.目標對象的設置在進展參數化分析時，需要檢測設計樣機的有關性能，并將這些目標簡化為ADAMS/View分析時可以計算的單獨變量。在優(yōu)化過程中，稱為目標函數或目標；在試驗設計中，稱為響應特性。(1)建立測量目標。在建立測量目標時，如果只需要優(yōu)化樣機模型中某點的位置或速度的大小，測量目標很容易建立。一旦建立測量目標涉及到的因素太多，測量目標的建立就較為復雜。根據建立測量目標的不同要求，需要考慮以下因素：.保持對象在適當位置以防止突然變化。.將運動的最大值保持在較小的范圍內。.使部件能迅速地返回指定位置。(2)使用測量(MeaSU氏)。在確定了需要計算的對象以后，便需要確定一個測量或目標對象，以便計算各次仿真分析的對象值。在分析中，最簡單的目標對象是使用測量。在運行設計研究、試驗設計和優(yōu)化設計過程中，首先選擇測量，然后根據對象框提示選擇和輸入是使用最大、最小、平均值還是最后一次仿真分析獲得的測量值作為目標值。使用測量，便于獲得所需的輸出，并且對模型的輸出或其他的測量結果進展各種運算。13)使用目標對象(Objective)ɑ在需要對模型的輸出進展更雜的處理和計算的場合可以使用目標對象的方法。ADAMSZView提供了以下幾種可供選擇的目標對象類型：某個測量的最大值、最小值、平均值或最后一次運算的值。此功能與使用測量時類似，但與使用測量不同的是，使用目標來定義這些對象的優(yōu)點是可以定義多個目標，而測量僅可以定義一個目標。一組測量分量的最大值、最小值、平均值或最后一次運算的值。ADAMSZView函數。使用特定的ADAMSMew函數對象處理仿真結果，可以計算任何數量的模型輸出函數。在函數中設有自變量，而自變量取含有結果的分析對象的名稱，由此將目標函數對象同ADAMS/View的仿真分析結果聯(lián)系起來。本章中，通過具體的實例來介紹利用函數來建立目標對象。ADANlSZView變量和宏。ADAMS/View執(zhí)行用戶定義的宏，并使用所定義變量的計算值作為目標值。使用宏和變量可以允許執(zhí)行一組ADAMSZView命令來計算目標。(4)產生目標對象產生目標對象的步驟如下：在SlmUlate菜單，選擇DeSignObjeCtiVe項，再選擇NeW命令，顯示產生設計目標對話框，如圖10.1所示。在DefinItKmby選擇框，選擇使用的對象函數類型：測量QneaSUl￠);結果分量(ReSUltSetComponent(Request))；ADAMS/View函數(∕ViewFunction)；ADAMS/View變量和宏(/ViewVaiiableandMacro)o.在DefinItIonby選擇框下面的輸入框，輸入目標對象的名稱。.如果使用測量或結果分量,在DeSignobjeCtiVe'svalue選擇框,選擇目標對象,最小值(minimumvalue)最大值(maXImUmvalue)平均值(averageValue)或最后一次運算的值(valueatsunυlatιonend),.選擇OK按鈕確定。圖10-30產生設計目標對話框在以下各節(jié)中，通過具體實例來說明目標對象的建立。10.4.2設計研究設計研究主要是研究哪些設計變量對系統(tǒng)性能影響的靈敏度較高。對設計變量在一定范圍內的假設干值，ADAMS可以分別取不同值進展自動分析，并完成設計分析報告。本節(jié)將利用上節(jié)建立的參數化模型，對該懸架的前束角(Toe-Aiigle),外傾角(Camber-Aiigle)進展設計研究，分析哪些參數對其影響較大。設計研究的一般步驟是：定義設計變量A定義測量〔或目標)-＞設計研究-＞得到結果，具體過程如下：(1)定義設計變量一種是在build菜單項選擇擇DesignVanabIe、在子菜單中選擇New,彈出圖10.4-10對話框，然后進展變量定義。另外一種是通過選取參數化點，然后創(chuàng)立設計變量，我們選取后一種方式來定義設計變量。圖(a)圖(b)圖10-31設計變量的修改本節(jié)將分別根據參數化點uca_kiiuckle?lca_knuckle?tie-kιιuckle創(chuàng)立三個設計變量。.創(chuàng)立設計變量。在圖形區(qū)，將鼠標移至上擺臂與轉向節(jié)較接處，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇一Pomt:uca_knuckle,在其子菜單中選擇Modify。彈出參數化點表，在表中找到點uca.kιιuckle,將光標移至其Z坐標處，在對話框上部的編輯框中出現(xiàn)Z值“686”。在該編輯框中右擊鼠標，依次選擇Parameterize?CreateDesignVariableReal,如此創(chuàng)立設計變量，.model_l.DV_l。同樣根據lca_knuckletie-kιιuckle創(chuàng)立設計變量DV_2、DV_3。.修改設計變量。在菜單Build中選擇DeSignVaIiabIe、Modify,彈出圖10.-31(a)的對話框，Umts中選擇length,ValueRange中選擇+/-DeltaRelativetoValue,在一、÷Delta編輯框中分別輸入-5.0,5.0o選擇Apply健確認，并繼續(xù)修改設計變量，所有完成后點擊OK按鈕確認。使用表格編輯器創(chuàng)立和修改設計變量。選擇Tools菜單的TableEditor命令，顯示如圖表格編輯器10-318)?？赏ㄟ^編輯器窗11的底部VhnabIe項，顯示所有的變量：Filters項，顯示表格編輯器顯示所有與變量變化有關的特性，包括：Range、Allowedvalues和DeltaType等。通過表格改變設計變量的有關特性，表10-4列出了控制設計變量值的有關參數及其說明。表104設計變量值的控制參數標題 功能說明 Range包含變量的上限和下限，上下限之間用“，”分開，例如：一1.0,÷1.0UseeRaiige用于優(yōu)化分析，是否限制參數變化范圍開關，輸入yes表示限制，no表示不限制AllowedeValues變量值列表，各變量之間用“，”分開。(NONE)表示沒有列表 Use-AllowedβValUeS 是否使用列表參數開關，yes表示使用，no表示不使用列表DeltaeType變量范圍的表示方式，分別用absolute、relative、pe】cent_relative表示絕對值、相對值、百分數相對值 (2)定義測量函數。.創(chuàng)立地面參考標架。在菜單TOOlS中選擇commandNavigatois依次選擇markeι?create,彈出創(chuàng)立對話框，改變你想要的名字，其余設置見圖10-32。圖10-32MaIkel創(chuàng)立對話框.定義測量函數。在菜單Build,選擇Measure,Function,New,彈出對話框［圖10-33)o在MeasureName中輸入.modeLLM_Toe_Angle。選擇單位為角度。上部對話框輸入uAΓAN2(DY8181rmodeLl.ground.orin)),z,定義前束角。這里Markerii是定位在參數化點WheeLln處，marker18定位在參數化點WheeLcenter處。與定義前束角相似，同樣定義外傾角的測量函數.model-l.M_Cambei_Aiigle“ArAN2(DZ8』,81vmodel_l.ground.orin))"z圖10-33創(chuàng)立前束角函數注意：這里求反正切時用的DXxDYxDZ需要根據具體的坐標系。在這里我們的坐標系是XOZ?故求前束角時〔水平面上Knuckle與X軸的夾角〕為ATAN2(DY?DX)外傾角時為ATAN2(DZQX)。(3)運行設計研究.在SimUlatIOn菜單，選擇DesignEVahIation…如圖10.4-13,顯示DeSlgnEvaluationTools對話框，選擇DesignStUdyo.選擇和設置：Measure=ON,Measure=MeToeeAiigle,DesignStudy=ON0.選擇設計變量；可以在DeSIgnVanable對話框直接輸入設計變量的名稱，或者在DesignVanable對話框上點擊鼠標右鍵，通過數據庫瀏覽器選擇需要設計變量DV_3。.定義設計變量的范圍，在DefaUItLevel對話框輸入變量范圍的等分水平數，ADAMSZView使用在DefaultLevels文本框輸入的水平數，等分變量的變化范圍。設計變量的取值Defaultlevels=5o.點擊DISPlay,再按照圖10414設置彈出的對話框.點擊Start開始設計研究分析，仿真完成后，會自動彈出圖10415的對話框。分別選擇設計變量和測量函數M_CambeLAIIgle,進展同樣操作。(4)得到結果從以上分析得到下表中結果。從表中可知，變量DV_3對M.Toe.Aιιgle的敏感度最高，因而對其影響最大，DV_2對M_Cambei_Angle的敏感度最大，因而對其影響最大。表10-5設計變量對測量函數的靈敏度計量設變參數化點初始值初始值處敏感度 MJTojAngleM,Camber,AιιgleDV」UCa_knuckle?z686.00-0.066671-1.3983DV_2LCa_knuckle364.00-0.147751.7420 ~DV_3TIJknUCkIe459.000.24428-0.34448注意:完成仿真分析以后，ADAMS/View在當前的樣機關系樹下，建立一個名為Last_Multi的分析對象。在此分析對象中含有一組名為Design_Study_Results的設計研究分析結果，其中包括以下分量：D試驗Trial,其中包括仿真分析的次數。2）與設計變量同名的分量，其中包含每次運算所使用的變量值。3〕所有的測量或目標，這些分量與定義的測量和目標同名，記錄了每次仿真分析獲得的性能測量值。圖10-34設計研究圖10-35設置對話框圖10-36結果對話框完成仿真分析后，在當前模型樹下建立了一個名為LasCMulti的分析對象。在此分析對象中包含設計分析結果。如果在以前的分析中建立了LasCMulti的分析對象，進展新的分析后，新的分析結果將覆蓋以前的分析結果。10.4.3試驗設計ADANISZInsight試驗設計本節(jié)將通過ADAMS/Insight對前束角做試驗設計。大致步驟如下：建立設計變量A建立響應（目標）A仿真后進入ADAMS/Insight，設置因素集和響應->選擇試驗策略->創(chuàng)立工作矩陣->運行試驗A結果分析->優(yōu)化結果A發(fā)布結果。（1）建立設計變量變量的建立見10.4.2節(jié)。（2）建立響應（目標）進入菜單Simulate,?^?fDesignObjective彈出圖10.4-16所示對話框，在名字框輸A.model_l.obj_toe,DefiiutionBy卜?拉菜單中選擇measure.o選擇前束角的測量函數做為測試目標。圖10-37創(chuàng)立設計變量（3）進展仿真，然后進入InSIght.設置步長為100,EndTlme為1,開始仿真。.點擊菜單SlmUlate,選擇AdamSzlnSight,點擊EXPOrt,彈出對話框（圖10-38）圖10-38IiisightExport對話框3、選擇模型和腳本，點擊OK,隨后會出來一個DOS窗口（只有在退出InSlght后才會消失），同時進入ADAMS,!night。其界面如圖10-39所示。圖10-39ADAMSzlnsight界面（4）創(chuàng)立因素集和響應.創(chuàng)立因素在樹形區(qū)依次展開FaCto1、Candidates?Mode1」，點擊DV」，在圖形區(qū)會出現(xiàn)DV」的屬性對話框,設置Type為Continuous,DataType為Relative,NormalValue為686,Setting^9-5,5。TOIeιance為0.0,MOnteCalIODiStIibUte選擇為None,EaseofAdjustment選擇為Moderate?？梢栽贏bbievation中修改因素的名字,這里按照缺省的為f?）1。在Umts中輸入mm。見圖10-40。點擊Apply.然后點擊工具條中的上，如此看到inclusion中出現(xiàn)因素匕01。至此我們定義了一個因素。按照上述方式添加DV_2,DV_3到HlCIUSKm中。圖10-40因素設置對話框注意：假設需要添加的因素集比擬多，可以按住CtH的同時用鼠標同時選擇多個。.加響應在樹形區(qū)展開ReponseCandidates?Mode1」，點擊obj_toe,在圖形區(qū)出現(xiàn)的對話框中在Umts一欄中輸入degιee其余缺省設置，點擊按鈕Apply,然后點擊工具條中的LH添加一個響應。（5）選擇試驗策略1.在樹形區(qū)展開DeSIgn,點擊第一項，或者點擊工具條中的、，如此圖形區(qū)出現(xiàn)如下對話框，按照圖10-41中的選擇。圖IOTl設置試驗策略2.同樣在DSlgn卜.點擊第四項一WoikSPaCe,或者點擊工具條中的4 系統(tǒng)自動創(chuàng)立工作矩陣，見圖1022。從圖中看出共進展8次試驗。圖10-42工作矩陣到此試驗設計的設置工作根本完成，下一步就是開始進展運行試驗。（6）運行試驗點擊工具條中的國二，或者在主菜單中選擇Data、SimulationxBuild-Run-LoadAlL系統(tǒng)自動回到ADAMS/View中來進展仿真試驗。（7）結果分析.仿真完成后，進入菜單Sunulate,選擇ADAMS/Insight,點擊Display.在彈出的對話框中點擊OK,進入ADAMS/Insight。.在樹形區(qū)展開Desigiio依次點擊DeSignSPaCed試驗矩陣）、WorkSpace（工作矩陣）、WorkSpaceReview（工作矩陣預覽）。可以看運行試驗后的矩陣。.點擊工具條中的比，或者在菜單TOOIS中選擇FItNeWmOde1,這時看到工具條中的④（輸出為Web文件）變亮。選擇Regression中的obj_toe,選擇Display中的Fit,會出現(xiàn)圖10-43所示表格。在表中。綠色圓點表示滿足所有的擬合準如此，假設有而帶有問號的黃色圓點表示擬合準如此可以在容忍范圍內，假設是紅色的圓點，如此表示該擬合準如此有問題，必須要對其進展研究。ADAMSZInsight以標準方差統(tǒng)計（ANOVA）工具來進展擬合，并提供了一套ANOVA統(tǒng)計方法，如《2和火力，來評估光順的質量。R2（取值范圍0~1）越高表示越好，但還要與長回結合起來看。圖1033結果的分析（8）優(yōu)化結果可以使用InSlght進展優(yōu)化，如果是單目標優(yōu)化，如此只是涉及到一個響應［目標），如果進展多目標優(yōu)化要涉及到多個響應。優(yōu)化結果是通過兩種途徑來完成的，一種是更改因素的設置，另外一種是更改響應（目標）的設置。.通過更改因素設置來優(yōu)化點擊菜單中的Tools,點擊OptimizeModeL彈出優(yōu)化窗口（圖10-44）；通過滑塊修改一個或同時修改多個因素的值；點擊按鈕UPdate。.通過更改響應（目標）來優(yōu)化,通過設置Op、Target.Welght來設置適宜的值；?在Fixed夏選框中打上勾，確定哪些因素在優(yōu)化的時候值固定不變。?點擊按鈕Runo圖10-44模型優(yōu)化的設置（9）輸出結果為Web文件.點擊工具條中的如此系統(tǒng)會要求你給出文件名和存儲地方。保存后，我們翻開該html的文件，顯示結果如下。圖10-45輸出的HTML格式文件可以在這個頁面上進展修改因素的值，來觀測響應1目標）的變化。在DV_1的編輯框中直接輸入值690,然后點擊UPdate,可以看到響應（目標）值發(fā)生改變，或者點擊“+〃號，在因素值改變的同時，響應的值也跟著變化。通過這種方式，可以研究因素值是如何影響響應值的。在State和EffeCtS前面的夏選框上打勾選中，如此會出來如下圖圖I（M6所示頁面，前者表示擬合的統(tǒng)計結果，后者給出了各個因素對響應的影響大小。從圖中看出，因素DV_3對響應（前束角）影響比擬大。圖10-46各個因素對響應的影響大小.ADAMS,Mew試驗設計DOE也可直接在ADAMS/View中進展，具體操作類似于設計研究。但Iiisight是ADAMS專門用于De）E的模塊，功能更為強大。設計變量及及建立響應（目標）的建立如上節(jié)。ADAMSZView卜?的DoE操作如圖10-47：圖10?47進展試驗設計（1）在DesignVariables文本輸入框輸入設計變量的名稱。也可以顯示彈出式菜單，選擇VarIabIe項，再選擇BroWSe,顯示數據庫瀏覽器，從中選擇設計變量。(2)如果有一個或多個設計變量僅定義了變化范圍，可以在DefaultLevels文本輸入框輸入變量范圍的等分水平數。(3)在Trailsdefinedby選擇框，選擇試驗的方法：Built-InDOETeclimque,DirectInput,或FileInputoBUlIt-InDc)ETeChnlqUe方法，表示選擇使用試驗設計技術。此時，可以在DC)ETecliiiique選擇欄，選擇適宜的試驗設計方法。選擇CheckVariables,Guess#ofRUnS按鈕，可以觀察在同樣水平的變量值，以及所需的運行次數。DnectInPut方法，表示直接輸入試驗的次數，可以在NumberofTrails欄輸入試驗的次數，在TrailMatrix欄輸入每次試驗的設計參數值。FileInput方法，表示采用文件輸入的方式，輸入試驗的次數和參數值，此時，可以在TradMatrixFde欄輸入包含試驗數據矩陣的文件名。(5)選擇Start,開始試驗設計分析。ADAMSZView根據試驗設計矩陣定義的參數值，自動地進展一系列的仿真分析，完成仿真分析以后，再將所有的設計變量設值為原先的值。圖IOTg結果信息10.4.4優(yōu)化分析優(yōu)化分析是求出影響最大的參數在取什么值的時候能使測量1目標)到達最大〔或者最小)。本節(jié)續(xù)前兩節(jié)，求出影響最大的參數在取什么值的情況下，用ADAMS所得出的前束角樣條曲線與實驗得到的樣條曲線最為吻合。.實驗所得曲線和通過ADAMS∕Vιew分析得到曲線(1)根據實驗數據定義SPIme.在菜單BUild中依次選取DataElements、Spline、New,彈出對■話框10-49。在樣條名字框中輸入你定義的名字，這里我們?yōu)?model」.SPL_Toe,X、Y兩列輸入實驗數據，其中X表示時間，Y表示對應時間的前束角的角度數。其余的按缺省值設置。表10-6樣條曲線點坐標序號XY10A-202-304-4?e-508?o?.獲得實驗所得樣條曲線。在圖