基于协同仿真的输弹机动力学建模与分析

以某自行火炮输弹机为研究对象,以建立能逼真反映其动力学特性的虚拟样机模型为方法。针对目前机电液耦合仿真常见方法中存在的不足,选择了适合于大型复杂系统耦合仿真的协同仿真方案。基于Pro／E和ADAMS建立的输弹机机电液耦合虚拟样机,较好地解决了机电液耦合、多碰撞变拓扑等建模难点,并通过VV＆A验证了虚拟样机的置信度,为复杂机电液耦合系统的动力学分析提供了有益参考。     

方位俯仰型虚拟跟踪瞄准装置的机电动力学仿真

以方位俯仰型跟踪瞄准系统为研究对象,基于机电动力学的Lagrange-Maxwell方程,给出了非线性的双轴耦合机电动力学模型;并以某高功率微波天线为例,完成了基于PID控制算法的跟踪瞄准机电动力学仿真。仿真结果证实了方位俯仰跟瞄装置的机电动力学模型的合理性,并且为目标跟瞄系统的虚拟现实研究提供了理论依据。     

机载机电系统综合管理仿真平台的研究

建立了一个基于多处理机和数据总线技术的机载机电系统综合管理的通用仿真平台,利用该仿真平台可以对机载机电系统进行数字仿真、半物理仿真和物理仿真.提出了仿真平台的设计思想,给出了仿真平台的两种结构方案,分析了系统构成及软件开发技术,最后对机载机电系统的半物理仿真进行了探讨.研究将为载体机电系统综合管理的设计及现有系统向综合化方向管理的改型提供有效的仿真开发工具,会有力的促进载体的机电系统向综合化方向发展.     

基于ADAMS与EASY5的大型模锻液压机联合仿真

针对某大型模锻液压机,介绍了运用多体动力学仿真软件ADAMS和多学科动态系统仿真软件EASY5实现联合仿真的一般方法.首先在三维建模软件Solidworks中建立液压机的三雏模型,然后导入到ADAMS中建立液压机的虚拟样机模型,同时在EASY5中建立液压机的液压系统模型,并且通过设计软件接口实现二者模型之间的动态数据交换.仿真结果表明,虚拟样机模型与液压系统模型之间实验了无缝联接,验证了该建模方法的有效性和实用性,并为实现机电液联合仿真提供了基础.     

航天发射仿真训练系统的三维建模

视景仿真技术己经成为仿真系统软件的一个重要组成部分,三维建模是视景仿真的一个关键技术。阐述了航天发射仿真训练系统的三维建模方法,分析了在建模过程中应用到的关键技术及其模型优化方法,解决了场景大、模型复杂与系统实时性要求高的矛盾。采用Creator建模软件,建立了航天发射仿真训练系统的三维建模,提高了培训效果。     

面向复杂机电系统虚拟样机技术研究综述

为了使复杂机电系统虚拟样机替代物理样机并提高复杂机电产品设计的质量和效率,综述了复杂机电系统虚拟样机若干关键支撑技术的研究进展和目前存在的问题,主要包括虚拟样机定义、建模技术、多领域仿真、多学科设计优化、系统集成方法以及模型管理,探讨了复杂机电系统虚拟样机技术及其发展方向。为复杂机电系统虚拟样机设计奠定了研究基础。     

基于产品三维模型的工艺设计及其可视化技术研究

"基于产品三维模型的集成化CAPP系统"是当前先进制造技术领域研究的重点和难点.针对此问题,分析了基于产品三维模型CAPP的系统需求;提出了一种基于产品三维模型的工艺设计及可视化系统解决方案;研究了三维工艺设计与工艺过程仿真、仿真结果多媒体可视化处理、系统集成等关键技术;最后,给出了系统实现过程与原型系统示例.     

基于ADAMS与EASY5的某履带车辆制动系统的联合仿真

针对某履带车辆的制动系统,介绍了连用多体动力学仿真软件ADAMS和多学科动态系统仿真软件EASY5实现联合仿真的一般方法.先在三维建模软件Pro/E中建立履带车辆制动器的三难模型,然后导入到ADAMS中建立履带车辆制动器的虚拟样机模型,同时在EASY5中建立履带车辆制动系统的液压模型,并设计软件接口实现两种模型之间的动态数据交换.仿真结果表明,虚拟样机模型与液压系统模型之间实现了无缝链接,验证了该建模方法的有效性和实用性,并为实现机电液联合仿真提供了基础.     

永磁同步电机驱动的电梯能耗仿真模型研究

电梯是一个复杂的机电一体化系统,影响其能耗的因素比较多.将电梯的曳引系统动力学模型与永磁同步电机的模型相结合,采用Matlab/Simulink建立电梯的机电耦合能耗仿真模型.用测量得到的速度和空载功率对能耗模型进行修正,修正后的模型可以仿真出任意工况下的实时功率以及电梯运行总能耗.通过仿真和实验验证了模型的可行性和有...     

滚齿机刀架传动系统刚度对其性能的影响研究

为了探究系统刚度与刀架传动系统动态特性和精度的关系,针对滚齿机刀架传动链这一复杂机电系统,从全局机电耦合角度,建立了该系统的机电耦合模型并基于齿轮副啮合刚度、传动轴扭转刚度得出了机械刚度模型。通过MATLAB/Simulink仿真,得出了机械刚度与伺服刚度对系统的影响规律。又通过研究机械刚度、系统伺服刚度与系统闭环控制参数的耦合关系分析了刚度对跟踪精度、抗振性和抗干扰能力的影响。所得结论可提高齿轮机床精密传动系统的稳定性和加工精度并对机电耦合控制参数方案的优化设计提供了研究基础。     

高速高精度数控进给驱动的机电联合系统仿真

结合C++语言、Matlab软件和ADAMS软件,从整体上设计了一种复杂机电系统仿真方案,建立了数控进给驱动系统的机电联合仿真平台。该仿真方案包括了复杂运动指令的生成、交流伺服控制和多体系统动力学。利用所建立的联合仿真平台对数控进给驱动动态特性进行了仿真分析,并与实验结果进行了对比,最后对两种典型的加减速指令方法进行了仿真比较。表明该仿真平台能够分析和评价高速高精度数控进给驱动的整体动态特性,为数控进给驱动的整体设计提供参考。     

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要，在单学科仿真建模的基础上，进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例，利用ADAMS／Controls模块，将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接，建立连杆一关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型，并进行协同仿真运行，表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。     

基于Matlab-Sim Mechanics的机电产品组成建模与仿真技术研究

分析了目前几种产品建模方法的特点。比较了机电一体化产品组成的现有划分方法。针对以广义执行机构为主功能的机电一体化产品组成划分，提出了结合Matlab软件的SimMechanics工具箱建立机电一体化产品的广义执行机构模型、传感器模型和控制策略模型的机电产品组成对象建模的方法，为机电一体化产品方案生成后的进一步仿真分析奠定了基础。文章以特定的机电一体化产品——家用多功能缝纫机的横针机构子系统为例，阐明了这种建模方法和仿真技术的具体应用，取得了较好的效果。     

机电一体化系统建模技术与仿真软件的研究与分析

总结了国际上目前研究的几种可以实现自动向数学模型转化的机电一体化系统理想的物理模型建立的方法，即键合图方法、面向对象的方法、方块图方法、系统图方法和混合Petri网方法。分析研究了由Lancaster大学EDC(Engineering Design Center)中心的研究者们开发的计算机辅助机电一体化系统概念设计的建模与仿真软件Schemebuilder，研究了用键合图方法建模的仿真软件20-sim和使用面向对象方法建模的仿真软件Dymola，以及使用方块图建模的控制系统仿真软件Matlab和机械机构系统仿真软件Adams。最后总结了机电一体化建模与仿真的发展趋势，即机电相结合的机电一体化系统仿真软件为机电一体化系统理想的建模和仿真环境。     

基于SysML的模型驱动复杂产品设计的信息集成框架研究

针对如何为复杂机电产品建立不同层次、不同物理域的设计信息及其与仿真信息间的关联这一重要问题,以系统建模语言SysML为基础,提出了支持模型驱动多域复杂产品多层次设计与仿真信息集成框架;建立了基于SysML扩展的核心集成信息模型,以支持系统设计与仿真集成及不同层次设计过程的信息集成。以此为基础,重点研究了SysML和Simscape建模语言的元模型及其间的映射规则,以及基于三元图文法的系统层设计信息与仿真信息动态关联与集成的方法。最后给出了实例进行分析验证。     

机械系统多维虚拟样机技术浅析

提出了多维机械系统虚拟样机技术概念,它由基于多体系统动力学分析的机械系统动态仿真技术、有限元分析技术、基于多领域联合的机电液和控制系统平面仿真技术等综合形成,并简要探讨了实现多维机械系统虚拟样机的一些基本技术。     

机电联合建模在直驱伺服系统设计中的应用

为了缩短直驱伺服系统设计周期,并保证所设计的系统的性能满足设计指标要求,提出了一种直驱伺服系统机电联合建模方法。以典型的直驱伺服系统为例,叙述了该建模方法的实现过程。建立了直驱伺服系统的动力学理论模型和基于Recurdyn和Matlab的机电联合仿真模型,在不同条件下对机电联合仿真模型进行了时域和频域仿真分析,并对仿真结果与系统实际测试结果进行了对比。结果表明：系统开环时域与频域仿真结果与实验结果基本吻合,幅频匹配度大于83%,相频匹配度大于73%,时域匹配度大于89%。得到的结果验证了提出方法的有效性和正确性,表明利用该方法可在设计过程中对设计方案进行性能预测,提高设计效率。     

Identification of key design parameters of high-speed train for optimal design

As a complex mechatronic system, the running stability, safety, and comfort of high-speed train are affected by many design variables. It is of great difficulty to identify a set of effective design parameters to optimize its running performance. The current simulation systems like the SIMPACK can simulate the running dynamics, but cannot be used effectively for optimal design of the train and rail system because there are too many design variables being supposed to be dealt with. Therefore, there is a need to make a software solution from simulation analysis to optimal design so that the computer-aided design (CAD) and engineering (CAE) can be integrated into an integral design process. This paper presents a new method to identify the key design variables against the running performance indicators based on the sensitivity analysis, which in turn bases itself on simulation-oriented surrogate models. In this way, the optimal design of a high-speed train can be successfully conducted because (1) the surrogate model can reduce the simulation time greatly and (2) the design variable space with the key variables will be reduced significantly. The research shows that this method is of practical significance for speeding up the design of high-speed train or similar complex mechatronic systems.     

Collaborative simulation method with spatiotemporal synchronization process control

When designing a complex mechatronics system, such as high speed trains, it is relatively difficult to effectively simulate the entire system’s dynamic behaviors because it involves multi-disciplinary subsystems. Currently, a most practical approach for multi-disciplinary simulation is interface based coupling simulation method, but it faces a twofold challenge: spatial and time unsynchronizations among multi-directional coupling simulation of subsystems. A new collaborative simulation method with spatiotemporal synchronization process control is proposed for coupling simulating a given complex mechatronics system across multiple subsystems on different platforms. The method consists of 1) a coupler-based coupling mechanisms to define the interfacing and interaction mechanisms among subsystems, and 2) a simulation process control algorithm to realize the coupling simulation in a spatiotemporal synchronized manner. The test results from a case study show that the proposed method 1) can certainly be used to simulate the sub-systems interactions under different simulation conditions in an engineering system, and 2) effectively supports multi-directional coupling simulation among multi-disciplinary subsystems. This method has been successfully applied in China high speed train design and development processes, demonstrating that it can be applied in a wide range of engineering systems design and simulation with improved efficiency and effectiveness.