面向对象的多领域复杂机电系统键合图建模和仿真的研究
发布时间：2021-09-11 10:30
复杂机电产品，通常涉及机械、控制、电子、液压、气动和软件等多学科领域，开发是一个多领域交叉的系统工程，需要进行多领域建模和仿真。本文针对这一工作，在山东省科委重点项目“复杂产品虚拟样机技术研究”的支持下，对基于键合图方法的面向对象的多领域复杂系统建模和仿真进行了深入研究。 第一章首先综述了多领域建模和仿真、多领域统一建模方法和语言、基于图形多领域建模、键合图建模等研究和应用的发展现状，讨论了存在的问题，论述了面向对象的多领域复杂系统键合图建模和仿真的研究意义和研究内容。 第二章概括地介绍了键合图建模的基础理论，包括键合图基本组成元素的符号定义及在不同的工程系统中其所表达的物理特性和所具有的数学描述、键合图的因果关系、由键合图模型建立状态方程的基本方法和步骤，为后续各章的研究做好理论基础。 第三章深入研究了键合图的面向对象的特性，键合图元件在Modelica语言中的描述机理，以及键合图模型在Modelica中的实现。在此基础上，深入研究基于组件的建模思想和方法，并给出基于组件的建模过程。 第四章针对键合图难于表达的多体动力学问题，系统地给出了基于牛顿力学的欧拉方程...
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
闭环电机驱动模型图
J=05.m:r瞥图3一2闭环电机驱动模型图语句 Idea1Geargearbox(ratio=100)声明了一个理想齿轮箱类(elass)的实例(模型)，并将参数 rat10(传动比)设定为 100。Modeliea语言支持层次化建模，如motor模块可继续分解，如图3一3所示。图3一3工deaGear子模块模型图connect语句用来连接各个部件。每个部件必须具有正确的接口，在Modeliea语言中这用类(elass)eonneetor来实现。例如，IdealGear有两个接口flange多和flangeb，其中flange_a的定义为: eonneetorFlange_a 51.AnglePhi; flow51.Torquetau; endFlange多:connector定义了接口的名字以及所要交互的变量，在Flange一接口中为转角和扭矩。关键字flow表明当Flange一与其它部件的接口相连时
图3一4功率键的equation窗口型，而所建立的模型又可键入模型库，成为模型库中的组成部分。这样就实现了自下而上的建模过程。如图3一7所示，为一用基本键图元建立的系统的键合图模型。反过来，也可实现自上而下的建模，在设计的初期，可根据模型的物理结构建立类似于字(word)键合图的概念模型，随着设计的深入，不断对概念模型中的子模型进行细化，由于键合图和 Modelica的面向对象的特性，对子模型的修改并不影响模型中的其它部分，到设计的末期，得到细化的总模型。 F.E.Cel1ier于2005年6月开发了第一个基于 Modelica的键合图库BondLib「5lJ，库中定义了所有的基本键图元以及传感器，热、电、液压等领域的一些基本元件
【参考文献】：
期刊论文
[1]协同仿真平台中的仿真组件技术及其实现[J]. 燕雪峰,邸彦强,战守义,王鹏,柴旭东. 计算机集成制造系统-CIMS. 2004(04)
[2]基于HLA的多领域建模研究[J]. 陈晓波,熊光楞,郭斌,张和明. 系统仿真学报. 2003(11)
[3]多技术系统基于VHDL-AMS的统一建模与仿真技术研究[J]. 闵春平,窦文华. 计算机研究与发展. 2003(05)
[4]仿真在复杂产品设计中的应用及面临的挑战[J]. 陈晓波,熊光楞,柴旭东. 系统仿真学报. 2002(08)
[5]基于组件的分布离散事件仿真环境[J]. 张耀鸿,罗雪山,余滨. 系统仿真学报. 2002(08)
[6]复杂产品协同仿真平台的研究与实现[J]. 柴旭东,李伯虎,熊光楞,全春来,王行仁,朱文海. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(07)
[7]支持复杂产品设计的协同仿真平台研究[J]. 郭斌,熊光楞,陈晓波. 机械与电子. 2002(04)
[8]机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真技术[J]. 闵春平,窦文华. 系统仿真学报. 2002(06)
[9]面向对象仿真与建模特点[J]. 谢黎明,孙元涛,张永贵,邱震宇. 甘肃工业大学学报. 2002(01)
[10]面向对象仿真建模的研究[J]. 张江平,吕俊芳. 航空计测技术. 2001(06)
博士论文
[1]组件型数字化样机多层次协同建模理论、方法及应用研究[D]. 万昌江.浙江大学 2005
[2]液压系统可视化动态建模技术及其软件实现方法研究[D]. 王士刚.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]虚拟器件仿真与建模方法的研究[D]. 姚小龙.华中科技大学 2004
[2]基于键合图理论的混合动力电动汽车建模与仿真[D]. 高海鸥.武汉理工大学 2004
[3]面向功率键合图的通用仿真软件的开发[D]. 杨其全.大连铁道学院 2002
本文编号：3392841
【文章来源】：机械科学研究总院北京市
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
闭环电机驱动模型图
J=05.m:r瞥图3一2闭环电机驱动模型图语句 Idea1Geargearbox(ratio=100)声明了一个理想齿轮箱类(elass)的实例(模型)，并将参数 rat10(传动比)设定为 100。Modeliea语言支持层次化建模，如motor模块可继续分解，如图3一3所示。图3一3工deaGear子模块模型图connect语句用来连接各个部件。每个部件必须具有正确的接口，在Modeliea语言中这用类(elass)eonneetor来实现。例如，IdealGear有两个接口flange多和flangeb，其中flange_a的定义为: eonneetorFlange_a 51.AnglePhi; flow51.Torquetau; endFlange多:connector定义了接口的名字以及所要交互的变量，在Flange一接口中为转角和扭矩。关键字flow表明当Flange一与其它部件的接口相连时
图3一4功率键的equation窗口型，而所建立的模型又可键入模型库，成为模型库中的组成部分。这样就实现了自下而上的建模过程。如图3一7所示，为一用基本键图元建立的系统的键合图模型。反过来，也可实现自上而下的建模，在设计的初期，可根据模型的物理结构建立类似于字(word)键合图的概念模型，随着设计的深入，不断对概念模型中的子模型进行细化，由于键合图和 Modelica的面向对象的特性，对子模型的修改并不影响模型中的其它部分，到设计的末期，得到细化的总模型。 F.E.Cel1ier于2005年6月开发了第一个基于 Modelica的键合图库BondLib「5lJ，库中定义了所有的基本键图元以及传感器，热、电、液压等领域的一些基本元件
【参考文献】：
期刊论文
[1]协同仿真平台中的仿真组件技术及其实现[J]. 燕雪峰,邸彦强,战守义,王鹏,柴旭东. 计算机集成制造系统-CIMS. 2004(04)
[2]基于HLA的多领域建模研究[J]. 陈晓波,熊光楞,郭斌,张和明. 系统仿真学报. 2003(11)
[3]多技术系统基于VHDL-AMS的统一建模与仿真技术研究[J]. 闵春平,窦文华. 计算机研究与发展. 2003(05)
[4]仿真在复杂产品设计中的应用及面临的挑战[J]. 陈晓波,熊光楞,柴旭东. 系统仿真学报. 2002(08)
[5]基于组件的分布离散事件仿真环境[J]. 张耀鸿,罗雪山,余滨. 系统仿真学报. 2002(08)
[6]复杂产品协同仿真平台的研究与实现[J]. 柴旭东,李伯虎,熊光楞,全春来,王行仁,朱文海. 计算机集成制造系统-CIMS. 2002(07)
[7]支持复杂产品设计的协同仿真平台研究[J]. 郭斌,熊光楞,陈晓波. 机械与电子. 2002(04)
[8]机电一体化系统多能量域集成产品建模与仿真技术[J]. 闵春平,窦文华. 系统仿真学报. 2002(06)
[9]面向对象仿真与建模特点[J]. 谢黎明,孙元涛,张永贵,邱震宇. 甘肃工业大学学报. 2002(01)
[10]面向对象仿真建模的研究[J]. 张江平,吕俊芳. 航空计测技术. 2001(06)
博士论文
[1]组件型数字化样机多层次协同建模理论、方法及应用研究[D]. 万昌江.浙江大学 2005
[2]液压系统可视化动态建模技术及其软件实现方法研究[D]. 王士刚.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]虚拟器件仿真与建模方法的研究[D]. 姚小龙.华中科技大学 2004
[2]基于键合图理论的混合动力电动汽车建模与仿真[D]. 高海鸥.武汉理工大学 2004
[3]面向功率键合图的通用仿真软件的开发[D]. 杨其全.大连铁道学院 2002
本文编号：3392841
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