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AMESim与ADAMS联合仿真操作说明.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.19M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    AMESim 与 ADAMS 联合仿真操作说明 1.引言 AMESim（Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems）软件是由法国 IMAGINE 公司于 1995 年推出的多学科复杂 领域系统工程高级建模和仿真平台，该软件不要求用户具备完备的仿真专业知 识，采用面向系统原理图建模的方法，便于工程技术人员掌握和使用。机构动力 学分析软件 ADAMS (automatic dynamic of mechanical system)集建模、求解 和可视化技术于一体,能有效分析和比较多种参数方案。运用 AMESim 与 ADAMS 的联合仿真，可以有效的对设备的动态过程进行分析，根据交互分析产生的结果 来评价设备的性能，为了更加真实的符合实际情况，理论分析用来完成检验产生 的数值结果。这种虚拟产品开发方法与得出的结论将对设计人员提供一定帮助。 通过 AMESim/ADAMS 之间的接口，有两种方式实现联合仿真： （1）将模型从一个平台中输入到另一个平台中，采用单一的积分器进行计算。 （2）各个平台分别利用自己的积分器计算自己的模型，通过预先统一的通讯间 隔进行信息交换。 2.软件环境要求 首先 AMESim 软件需要 4.2 级以上版本； ADAMS 需要 2003 级以上版 本（含 A/Control 模块）。其次必须要有 Microsoft Visual C++ 编译器。 如 果需要从 ADAMS 环境中使用接口，那么还强烈推荐 Fortran 编译器， 这样可以 将 AMESim 的模型编译成为 ADAMS 的子函数（Subroutine）。该接口支持的操作 系统包括 Windows、Sun、SGI 和 IBM。 3.AMESim 与 ADAMS 接口操作 要成功使用接口， 必须在 Windows 中设置环境变 量%AME_ADAMS_HOME%， 该环境变量的值为 ADAMS 的安装路径（例如 C :\ADAMS2003。注意在 ADAMS 的安装路径中不能出现空格）。 如果需要从 ADAMS 环境中使用接口，那么还需要将 dfvars.bat 文件拷贝至 AMESim 的安装路径下。 3.1.在 ADAMS 中设置用于输入到 AMESim 的模型 在这种情况下，AMESim 是主控软件，用户需要在 AMESim 中运行并控 制 ADAMS 的仿真进程。从 ADAMS 输出到 AMESim 有两种方式： 1．共同仿真模式，AMESim 通知 ADAMS 在给定的时间间隔提供它的输出。由 ADAMS 自己来求解它的模型。 2．连续模式，AMESim 从 ADAMS 输入完整的系统模型并将所有的方程集成起来在 AMESim 中求解，此时 ADAMS 只起到函数评估器的作用。 不管上述哪种模式，在 ADAMS 中的设置过程是一样的。 用户只需要 在 AMESim 中选择是共同仿真方式或是连续模式输出方式。 3.1.1：创建/检查需要交换的变量。 在这个步骤中，用户需要检查一些状态变量的定义，使用这些状态变 量作为两个软件间的交换变量。例如， 如果用在 AMESim 建立的液压作动器模型 来驱动 ADAMS 中建立的机构模型， 那么这些变量就应该是力、位移以及速度等。 事实上， AMESim 需要根据位移和速度计算得到力。 ADAMS 中的输出变量， 通常是速度和位移， 主要是使用 ADAMS 内部 函数来定义；如 AZ（）用于角度测量，WZ（）用于转速，DM（）用于位移。
    图 1 ADAMS 中创建输出 注意变量的单位。 也就是说需要注意 ADAMS 中变量的单位和 AMESim 中的单位之间是否一致， 如果不一致而用户又不希望分别在 AMESim 和 ADAMS 中修改单位，那么可以在 AMESim 的模型中加入信号控制库中的增益模块来实现 单位的协调。 ADAMS 的输入变量，通常是力或者扭矩， 以标准的单元使用， 比如 单个单元力/扭矩或者通用力（6 个元件）。在创建时， 这些变量设置为 0，因 为它们的值是由其它软件（AMESim）计算得到。 在本例中， 唯一的输入变量是扭矩， 采用函数 VARVAL 来定义。 在 ADAMS/View 中，点击菜单 Tools/Database Navigator…来定义 azimuth_zctuator 单元。点击菜单 Build/System Elements/State Variables/Modify…来定义状态变量 control_torque。 当用户完成创建输入、输出变量后，下一步需要在 ADAMS 中定义接口 图 2 ADAMS 中创建输入 了。 3.1.2：定义接口 利用上一步创建的变量，使用现存的 Plant Input 和 Plant Output 建立接口模型。 Plant Input：{control_torque}, 其中扭矩以单一单元扭矩使用， 即
    VARVAL(control_touque)。 Plant Output : {rotor_velocity, azimuth_position}, 这些变量由 ADAMS 的 函数计算得到。 如下图所示， 用户可以通过 Tools 菜单中的 Database Navigator 来设置。 图 3 在 ADAMS 中建立接口模型 至此，ADAMS 的模型就全部设 置好了。 3.1.3：输出系统模型 用户将通过“Controls”菜单输出系统模型， 如下图所示。 在上面的对话框中，用户需要填入以下内容： 图 4 从 ADAMS 中输出系统模型       ADAMS 中用于存储结果的文件名（File prefix）； 在第二步中创建的“plant input”和“plant output”； 在控制包（Control package）中选择“EASY5_和_MATRIXx”； 输出类型，选择线性还是非线性； 如果用户希望让 ADAMS 在运行系统前计算初始稳态分析的话，则需 要选择“yes”反之选“no”； 如果需要的话，填入用户定义的库名字。
     经过上述的步骤后， ADAMS 将在用户的当前的工作路径中创 建了 3 个文件： adams2amesim.inf…adm 和…cmd。用户只需要注意 adams2amesim.inf 即 可。在此简单介绍一下这三个文件： inf 文件包括接口软件的基本信息：ADAMS 的路径，ADAMS 写 入的文件名，求解器需要的信息，交换变量的定义，状态变量的数量。 adm 文件包括 ADAMS 求解器进行仿真运算时需要读取的 ADAMS 系统的信息。 cmd 文件包括所有 AMDAMS/View 需要的相关系统的信息。 到此为止， 在 ADAMS 软件中的操作部分就完成了。 3.2 在 AMESim 中输入模型 用户已经在 ADAMS 中定义并生成了接口使用所需要的文 件：.inf， .adm 以及.cmd 文件。然后将在 AMESim 中建立的相关部分的 模型保存到上述三个文件所在的目录中。 本例中， AMESim 的模型如下 图所示： 图 5 在 AMESim 中建立的模型 3.2.1：打开 AMESim 中的 Interface 菜单，选择 Import Adams model，如下图所示。
    图 6 在 AMESim 中导入模型 在随后打开的对话框中选择在 ADAMS 中生成的.inf 文件， 然后可 以出现下列窗口： 图 7 AMESim 中的对话框 在左边的窗口中，AMESim 将会自动将在 ADAMS 中定义的输入 输出变量填入到相关的空格中。用户可以检查变量的名字并为该接口命 名。在右边的窗口中各项的含义如下：  Output prefix name : 是 ADAMS 输出文件的名字；
        User executable : 必要时可以在此加入 ADAMS 模型中需要的用户自定义 应用库的路径， 它通常包括一些子函数。 Simulation mode：Continuous 代表将 ADAMS 的模型全部输入到 AMESim 中进行仿真， Discrete 代表共仿真。 Animation mode : Interactive 代表在仿真的同时，运行 A/View 进行动 画处理。Batch 代表在仿真的时候不运行 A/View， 而是仿真结束后根据 需要，用户自己运行 A/View 进行动画处理。 Output step size : 给出 ADAMS 写入结果文件时的时间间隔。 最后三项可以选择缺省设置。 3.2.2：从 AMESim 的 Sketch 模式进入 AMESim 的 Parameter 模式后，点击接口方 块，进入 Co-simulation 接口方块参数设置。根据用户选择的接口方式不一样， 需要设置的参数稍微有所区别。 如果用户选择的是共仿真方式，那么需要设置 的参数如下图所示： 图 8 AMESim 共仿真模式参数设置 其中值得注意的是 communication interval， 该参数的含义是共仿 真时 AMESim 和 ADAMS 的通讯步长。 如果用户选择的是连续输出方式，那么需要设置的参数如下图所示：
    图 9 AMESim 连续模式参数设置图 3.2.3：进入 AMESim 的 Run 模式，运行 AMESim 的仿真。如果用户选择的 是共仿真方式， 那么此时 AMESim 会启动 A/Solver， 两个软件同时计算。 3．3.在两个软件中分析仿真结果 仿真的结果可以在 AMESim 与 ADAMS 中均可以访问。在 AMESim 中，点 击接口模块， 用户可以获得下列仿真结果：
    图 10 AMESim 中的仿真结果 在 ADAMS 中，用户可以将仿真结果加载到模型中。打开 ADAMS 的 File 菜单， 选择 Import 后选择 ADAMS/Solver Analysis（req, gra, res），选择 在联合仿真时创建的三个文件中的一个并将输入相关联的模型名字， 然后用户 可以在 ADAMS 中进行动画演示以及通过 A/Postprocessor 来绘制相关变量的曲 线，如下图所示：
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