面向?qū)ο蟮亩囝I(lǐng)域復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)鍵合圖建模和仿真的研究.pdf

1、復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品，通常涉及機(jī)械、控制、電子、液壓、氣動(dòng)和軟件等多學(xué)科領(lǐng)域，開發(fā)是一個(gè)多領(lǐng)域交叉的系統(tǒng)工程，需要進(jìn)行多領(lǐng)域建模和仿真。本文針對(duì)這一工作，在山東省科委重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜產(chǎn)品虛擬樣機(jī)技術(shù)研究”的支持下，對(duì)基于鍵合圖方法的面向?qū)ο蟮亩囝I(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模和仿真進(jìn)行了深入研究。 第一章首先綜述了多領(lǐng)域建模和仿真、多領(lǐng)域統(tǒng)一建模方法和語(yǔ)言、基于圖形多領(lǐng)域建模、鍵合圖建模等研究和應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了存在的問(wèn)題，論述了面向?qū)ο蟮亩囝I(lǐng)域復(fù)雜

2、系統(tǒng)鍵合圖建模和仿真的研究意義和研究?jī)?nèi)容。 第二章概括地介紹了鍵合圖建模的基礎(chǔ)理論，包括鍵合圖基本組成元素的符號(hào)定義及在不同的工程系統(tǒng)中其所表達(dá)的物理特性和所具有的數(shù)學(xué)描述、鍵合圖的因果關(guān)系、由鍵合圖模型建立狀態(tài)方程的基本方法和步驟，為后續(xù)各章的研究做好理論基礎(chǔ)。 第三章深入研究了鍵合圖的面向?qū)ο蟮奶匦?，鍵合圖元件在Modelica語(yǔ)言中的描述機(jī)理，以及鍵合圖模型在Modelica中的實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，深入研究基于組件的

3、建模思想和方法，并給出基于組件的建模過(guò)程。 第四章針對(duì)鍵合圖難于表達(dá)的多體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，系統(tǒng)地給出了基于牛頓力學(xué)的歐拉方程、第一類拉格朗日方程和第二類拉格朗日方程的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的鍵合圖表達(dá)方法，給出了向量鍵合圖的概念，并建立了多體動(dòng)力學(xué)向量鍵合圖的表達(dá)的詳細(xì)方法和步驟，以解決多領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)的基于鍵合圖的一體化建模問(wèn)題。 第五章給出了物理模型降階方法MORA的概念以及適當(dāng)模型的生成過(guò)程，并對(duì)MORA算法的物理解釋進(jìn)行了深入研

4、究，給出了各種簡(jiǎn)化情況下的物理解釋。在此基礎(chǔ)上，對(duì)MORA法進(jìn)行了改進(jìn)，即在活躍性比較中增加源元件、轉(zhuǎn)換器、回轉(zhuǎn)器，并通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)鍵合圖的簡(jiǎn)化加以論證。最后，給出了基于結(jié)結(jié)構(gòu)的局部活躍性的概念，詳細(xì)說(shuō)明了基于結(jié)結(jié)構(gòu)局部活躍性的模型轉(zhuǎn)化和降階、分解過(guò)程，并通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)鍵合圖基于局部活躍性的降階、分解，驗(yàn)證了這種降階、分解方法。 第六章采用前述的基于組件的鍵合圖方法對(duì)一汽車進(jìn)行了整體建模。 第七章對(duì)鍵合圖在控制系統(tǒng)分