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发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：10.09M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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AMESim系统建模和仿真———从入门到精通付永领祁晓野编李庆审校

内容简介AMESim4.2是IMAGINE公司于2004年9月推出的最新版本,提供了一个系统工程设计的完整平台,使得用户可以在同一平台上建立复杂的多学科领域系统的模型,并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。本书全面而深入地介绍了AMESim的基本功能及使用方法,共19章,主要包括软件的简介、简单实例分析及高级特点的应用、与控制软件的接口技术、后处理及系统设计分析工具等。本书本着实用的原则,由浅入深,循序渐进,力求使初学者真正学会使用AMESim。本书适用于所有使用和需要使用AMESim的读者,包括科学研究和工程技术人员、理工科院校的学生等。图书在版编目(CIP)数据 AMESim系统建模和仿真:从入门到精通/付永领编.北京:北京航空航天大学出版社,2006.6 ISBN7810777580Ⅰ.A… Ⅱ.付… Ⅲ.计算机辅助计算-软件包,AMESim Ⅳ.TP391.75 中国版本图书馆CIP数据核字(2006)第027017号AMESim系统建模和仿真———从入门到精通付永领祁晓野编李庆审校责任编辑韩文礼*北京航空航天大学出版社出版发行北京市海淀区学院路37号(100083) 发行部电话:010-82317024 传真:010-82328026http://www.buaapress.com.cn E-mail:bhpress@263.net北京时代华都印刷有限公司印装各地书店经销*开本:787×1092 1/16 印张:28.5 字数:730千字2006年6月第1版 2006年6月第1次印刷印数:3000册ISBN7810777580 定价:69.00元

序言机电液气控系统在国防领域和工农业生产设备中有广泛的应用,其技术水平和产业化程度关系到国家核心竞争力的强弱。日本曾经立法,大力发展以机电液气控技术为核心的机械电子技术,经过十几年的努力已经使其在机器人、自动控制、照相机和录像机、液压气动、车辆和舰船、火箭等领域都有很大发展并处于国际领先地位。中国已经进入到制造业大国行列,但是自主设计和创新设计能力和水平还亟待提高。现代产品的设计要求在尽可能短的时间内以最低的成本推出新的产品,那么只有根据动态性能指标要求来设计系统,从系统的角度优化设计元部件,才能设计出性能优良的产品,满足日益激烈的市场竞争和愈加苛刻的技术要求,增加自主创新能力。由于机电液气控系统的非线性以及研究研制过程耗时和耗资巨大,业内人士很早就开始运用仿真和优化手段进行设计。其中法国IMAGINE公司开发的系统工程高级建模和仿真软件包AMESim,能够从元件设计出发,可以考虑摩擦、油液和气体的本身特性、环境温度等非常难以建模的部分,直到组成部件和系统进行功能性能仿真和优化,并能够联合其他优秀软件进行联合仿真和优化,还可以考虑控制器在环构成闭环系统进行仿真,使设计出的产品完全满足实际应用环境的要求。AMESim作为系统仿真的标准平台受到了世界各国用户的一致认可。本书在全面系统介绍AMESim软件的同时,用大量实例帮助读者学习如何一步一步熟悉使用AMESim,一直到利用AMESim的各种高级功能来完成多学科领域复杂系统的建模和分析。该书既有理论说明,又有实例佐证,使读者深入学习到多学科系统建模和仿真的方法,为读者进行原创设计提供了很好的工具书。北京航空航天大学 2005年12月

引言系统仿真技术从最初的机械、液压系统仿真,逐渐发展到今天可以进行机、电、液、热、电磁等多学科系统仿真,成为系统虚拟优化设计的主流技术。这样的长足进步,除了计算机技术的迅猛发展外,更决定于系统仿真工具软件自身的进步。随着国内工业界对设计和研发的要求迅速提高,越来越多的工程技术专家意识到系统仿真在整个产品研发周期中的重要性,强烈要求一种系统仿真软件工具:具备深厚的技术积累,拥有先进的软件内核,具有强大的技术生命力,不断创新性地扩展应用领域;同时,此工具必须易于应用,代表系统仿真技术的主流发展方向。AMESim正是能在过去、现在和将来满足用户要求的系统仿真工具,这一强大的系统仿真工具,已经在世界范围内得到了广泛的应用和赞誉。它被广泛用于航天、航空、船舶、兵器、汽车、工程机械、加工机械和石油石化等行业。世冠工程(北京)有限公司,致力于将这一强大的工程软件介绍给包括香港和台湾地区的广大中国用户,为中国用户的系统仿真工作提供世界级的解决方案,从而让中国用户能够分享世界仿真技术发展最前沿的成就和技术,实现仿真技术与世界同步进步。2003年成立的北航IMAGINE教研培训中心,为国内用户了解、学习AMESim,提高系统仿真应用水平,起到了积极的推动作用,中心的专家们以他们出色的工作为工程界应用AMESim提供了帮助。我们期待,这本中文使用手册的出版,将为广大中国AMESim用户提供入门和专业级别的指导,并为更多的中国工程技术人员提高系统仿真应用水平提供帮助。世冠工程(北京)有限公司副总经理 2005年12月

*此书的出版得到了新世纪优秀人才支持计划和国防基础研究基金的支持。前言*AMESim(AdvancedModelingEnvironmentforSimulationsofengineeringsystems)是法国IMAGINE公司自1995年开始推出的一种新型的高级建模和仿真软件,IMAGINE公司于2004年9月推出了其最新版本AMESim4.2。AMESim4.2提供了一个系统工程设计的完整平台,使得用户可以在同一平台上建立复杂的多学科领域系统的模型,并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。用户可以在AMES-im4.2平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。AMESim4.2采用基于物理模型的图形化建模方式,用户可以直接使用AMESim4.2提供的丰富的元件应用库,使得用户可以从烦琐的数学建模中解放出来,从而专注于物理系统本身的设计。目前,AMESim已经成为用于车辆、越野设备、航空航天以及重型设备工业的多学科领域,包括流体、机械、热分析、电磁以及控制等复杂系统建模和仿真的优选平台。它具有以下一些特点:①AMESim在统一的平台上实现了多学科领域的系统工程的建模和仿真,包括机械、液压、气动、热、电和磁等物理领域。不同领域的模块之间直接的物理连接方式使得AMESim成为多学科领域系统工程建模和仿真的标准环境。②AMESim的智能求解器能够根据用户所建模型的数学特性自动选择最佳的积分算法,并根据在不同仿真时刻的系统特点,动态地切换积分算法和调整积分步长,以缩短仿真时间和提高仿真精度。内嵌式自动的数学不连续性处理工具解决了数字仿真的杀手———间断点的问题。③AMESim基本元素的理念,即从物理系统中提取出构成工程系统的最小要素,使得用户可以用尽可能少的要素来建立尽可能详细地反映工程系统和零部件功能的复杂模型。④AMESim定位在工程技术人员使用,建模的语言是工程技术语言。基于物理模型的图形化建模方式使得AMESim成为在汽车、液压和航天航空工业研发部门的理想选择。仿真模型的扩充或改变都是通过图形用户界面(GUI)来进行,不需要编写任何程序代码。AMESim使得用户可以从烦琐的数学建模中解放出来,从而专注于物理系统本身的设计。⑤AMESim系列产品中的AMESet为用户提供一个标准化、规范化和图形化的二次开发平台。用户不仅可以直接调用AMESim所有模型的原代码,而且还可以把用户自己的C或FORTRAN代码模型以图形化模块的方式综合进AMESim软件包。AMESet可以将用户在AMESim上建立的模型生成标准化的C或FORTRAN代码,并为此生成相应的标准的说明文档。⑥AMESim保留了四个层次的建模方式:数学方程级、方框图级、基本元素级和元件级。不同的用户可以根据自己的特点和专长选择适合自己的建模方式或多种方式的综合使用。

⑦AMESim提供了齐全的分析工具以方便用户分析和优化自己的系统。分析工具有:线性化分析工具(系统特征值的求解、Bode图、Nichols图、Nyquist图、根轨迹分析)、模态分析工具、频谱分析工具(快速傅里叶转换FFT、阶次分析OrderAnalysis、频谱图Spectralmaps)以及模型简化工具(ActivityIndex)。⑧AMESim具有多种仿真运行模式:动态仿真模式、稳态仿真模式、间断连续仿真模式以及批处理仿真模式。⑨AMESim提供了丰富的与其他软件的接口。控制软件接口:Matlab,MatrixX;多维软件接口:Adams,Simpack,VLMotion,Flux;实时仿真软件接口:xPC,dSPACE;优化软件接口:iSIGHT,OPTIMUS;数据处理接口:Excel。由于AMESim的特点及其具有的优势,在国外的大学、研究设计单位和工业部门早已成为建模和仿真领域的一种标准软件。在国内也有越来越多的科学工作者参加到学习和倡导这种语言的行列中来,目前,迫切需要一本中文版的教材。笔者很早就开始接触并使用AMES-im,在使用过程中意识到其作为一种高级建模和仿真平台,必将有助于国内建模和仿真领域的发展,为自主创新提供一个很好的利器。本书主要由付永领、李庆、齐海涛、卢宁、高波、万波等合作完成,最后由李庆审校;另外,参加翻译和校稿的还有课题组的研究生等,在此一并表示感谢。限于编者水平及时间有限,对于书中的错误和缺点望广大读者批评指正。编者 2006年2月

目录第1章引论 1.1 AMESim是什么1……………………………………………………………………… 1.2 如何使用AMESim2…………………………………………………………………… 1.3 如何使用文档3………………………………………………………………………… 1.4 本手册的组织结构4…………………………………………………………………… 1.5 AMESim4软件包4…………………………………………………………………… 1.5.1 AMESim4……………………………………………………………………… 1.5.2 AMECustom5………………………………………………………………… 1.5.3 AMESet5……………………………………………………………………… 1.5.4 AMERun5……………………………………………………………………… 1.5.5 AMESim产品的全体家族6…………………………………………………… 1.6 AMESim4.2的新特点7……………………………………………………………… 1.6.1 Export工具7…………………………………………………………………… 1.6.2 设计分析8……………………………………………………………………… 1.6.3 编译器标志9…………………………………………………………………… 1.6.4 稳态运行9……………………………………………………………………… 1.6.5 向量显示9……………………………………………………………………… 1.6.6 接口9………………………………………………………………………… 1.6.7 子模型调用的修改11…………………………………………………………… 1.6.8 模型简化和实时仿真12………………………………………………………… 1.6.9 系统比较12……………………………………………………………………… 1.6.10 打包和解包13………………………………………………………………… 1.6.11 列举14……………………………………………………………………… 1.6.12 参数和变量的查看16………………………………………………………… 1.6.13 在线帮助17……………………………………………………………………第2章 AMESim工作空间 2.1 AMESim用户界面18………………………………………………………………… 2.1.1 主窗口18………………………………………………………………………… 2.1.2 主菜单19………………………………………………………………………… 2.1.3 工具栏19………………………………………………………………………… 2.1.4 鼠标右键菜单23………………………………………………………………… 2.1.5 应用库24………………………………………………………………………… 2.2 AMESim的四种工作模式26………………………………………………………… 2.2.1 方案模式26………………………………………………………………………

2.2.2 子模型模式26…………………………………………………………………… 2.2.3 参数模式26……………………………………………………………………… 2.2.4 运行模式27……………………………………………………………………… 2.3 诀窍和技巧27…………………………………………………………………………… 2.3.1 锁定解锁按钮27………………………………………………………………… 2.3.2 旋转和镜像一个图标28………………………………………………………… 2.3.3 状态条28………………………………………………………………………… 2.3.4 删除元件29……………………………………………………………………… 2.3.5 拖放29………………………………………………………………………… 2.3.6 添加一些文本29………………………………………………………………… 2.3.7 端口29………………………………………………………………………… 2.3.8 显示/消隐元件标注29………………………………………………………… 2.3.9 在线帮助30……………………………………………………………………… 2.3.10 键盘快捷键31…………………………………………………………………第3章入门篇 3.1 启动AMESim32……………………………………………………………………… 3.2 创建新系统方案33……………………………………………………………………… 3.2.1 打开一个新系统33……………………………………………………………… 3.2.2 锁定按钮34……………………………………………………………………… 3.2.3 应用库/类库34………………………………………………………………… 3.3 实例1:质量弹簧系统的仿真35……………………………………………………… 3.3.1 搭建质量弹簧模型35…………………………………………………………… 3.3.2 给元件分配子模型38…………………………………………………………… 3.3.3 设置参数39……………………………………………………………………… 3.3.4 运行仿真42……………………………………………………………………… 3.3.5 绘制曲线图43…………………………………………………………………… 3.3.6 使用回放功能47………………………………………………………………… 3.3.7 存储和退出AMESim48……………………………………………………… 3.4 实例2:一个简单的机械系统49……………………………………………………… 3.4.1 搭建连线50……………………………………………………………………… 3.4.2 在系统方案上显示标注51……………………………………………………… 3.4.3 参数设定53……………………………………………………………………… 3.4.4 改变参数数值53………………………………………………………………… 3.4.5 参数名,子模型和变量名的别名55…………………………………………… 3.4.6 设置参数并运行仿真56………………………………………………………… 3.4.7 使用“外部变量”功能57………………………………………………………… 3.4.8 使用旧的最终值60……………………………………………………………… 3.4.9 放大图形60……………………………………………………………………… 3.4.10 连续运行61……………………………………………………………………・2・AMESim系统建模和仿真———从入门到精通

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