AMESim基础中文教程第1章

第一章引言本章将介绍AMESim家族产品和AMESim4.2的新特征。AMESim是什么?AMESim怎么用?如何使用文件组？在线帮助的组织结构。AMESim4软件包。AMESim4.2的新特征1.1AMESim是什么?AMESim表示工程系统仿真高级建模环境（AdvancedModelingEnvironmentforperformingSimulationsofengineeringsystems）.基于直接图形接口，在整个仿真过程中系统可以显示在环境中。AMESim使用图标符号代表各种系统的元件，这些图标符号要么是国际标准组织如工程领域的ISO为液压元部件确定的标准符号，或为控制系统确定的方块图符号，或者当不存在这样的标准符号时可以为该系统给出一个容易接受的非标准图形特征。.Figure1.1:AMESim中使用符号Figure1.1所示为使用标准液压，机械和控制符号表达的一个工程系统。Figure1.2所示为使用了非标准图形特征的汽车制动系统。Figure1.2:汽车制动系统的符号1.2如何使用AMESim?使用AMESim你可以通过在绘图区添加符号或图标搭建工程系统草图，搭建完草图后，可按如步骤进行系统仿真：•图标元件的数学描述•设定元件的特征•初始化仿真运行•绘图显示系统运行状况Figure1.3所示为从HCD符号构建的一个三柱塞径向液压泵详细模型。箭头用来表示液流方向。Figure1.3:从HCD符号构建的一个三柱塞径向液压泵大多数自动化系统都可按上述步骤执行，在每一步都可以看到系统草图。接口现在的联系是为了提供软件间的接口使它们能够联合工作，以便你能够获得每个软件的昀佳特征。标准AMESim软件包提供了与MATLAB.的借口。这使你有权使用控制器设计，优化工具和功率谱分析等。还有其它一些接口可用，AMESim昀新接口信息请参见1.6.6节接口。方程AMESim用方程组来描述工程系统的动态行为，用计算机码作为系统模型来执行。在系统内用方程和计算机码构建各元件的模型。这些用作子模型。AMESim内有庞大的元部件子模型和图标符号库。标准库标准库提供了控制和机械图标，子模型允许你完成大量工程系统的动态仿真。另外，还有一些可选库，如液压元件设计库，液压阻尼，气动，热力学，热力液压，冷却系统，传动系，输油等...1.3如何使用文件组文件组由以下组成：Thedocumentationsetismadeupof:•打印和PDF格式的AMESim平台使用手册•打印和PDF格式的各种库使用手册•HTML格式的所有子模型的说明书打印格式文件包含在随同你申请的CDROM中。要进入在线文件:1.选择Help_Online.HTML浏览器显示出来.Figure1.4:再线帮助（Onlinehelp）2.在目录中选择你想参考的文件，或使用索引或搜索工具。1.4本手册的组织结构本手册描述了应用于Unix工作站和Windows(NTor2000)PC机上或Linux操作系统。大多数情况，在两种环境下是基本一致的。然而若必须区分每一个环境时，首先给出Unix/Linux描述，随后是Windows环境下的描述，如下所示：第二章是AMESim工作空间的描述。第三~第十章是对许多尝试性练习的指导。第三章是使用带标准元件和子模型的AMESim入门指导。初学者绝对必要阅读本章并做练习。学习时间大约1~2小时。之后你应该能够用AMESim做一些基本仿真工作。随后，阅读第四章并做一些额外的例子。第五章函盖了一些更高级的特征。理想情况使用AMESim后阅读本章需要3周。第六章介绍超级元件，第七章描述了与Matlab接口的可用工具。第八章你将看到如何使用主动索引工具，是一个在系统子模型内基于能量变换的强大分析工具。第九和第十章分别介绍了输出和设计探索工具。第十一~第十九章被安排为参考资料。他们所覆盖的特征在指南章节中并未函盖。第九章覆盖了所有AMESim模式下的通用工具，第十章函盖了草图模式下的各种工具，第十一章子模型模式下的各种工具，第十二章参数模式下的各种工具，第十三章函盖了运行模式下的各种工具，第十四章涉及绘图工具，在第十五章你将学会如何处理3D绘图和ordertracking.第十八和第十九章分别函盖了输出和设计探索工具。1.5AMESim4软件包1.5.1AMESimAMESim是AMESim软件包的主产品。AMESim是完成工程系统仿真的高级建摸环境（AdvancedModelingEnvironmentforperformingSimulationsofengineeringsystems.）用AMESim,你能够：•创建一个新系统。•修改已经存在系统的草图。•更改元件背后的子模型。•装载AMESim系统。•改变参数和设置批运行。•执行标准或批运行。•绘制结果图。•完成线性分析。•执行主动索引分析。•输出模型用于在AMESim外运行。•完成设计探索研究。1.5.2AMECustomAMECustom是随着AMESim发行的。使用AMECustom,你可以用户化子模型和超级元件。一个客户化的对象是基于属性的放置了像标的目标。可测试的仅有参数都是可见的。在分配属性之前你可以给复杂系统的组成编码。1.5.3AMESet高级AMESim用户可以使用AMESet生成新的图标和子模型。AMESet提供了完善的用户接口。使用AMESet，你可以：•集成新的图标和子模型。•客户化元部件目录和子模型。使用AMESet,你可以创建自己的元部件（或线）的子模型扩大AMESim的能力更适应你自己的应用。1.5.4AMERunAMERun是没有草图和子模型模式的AMESim。使用AMERun,你可以：•装载AMESim系统。•更改参数，设置批运行。•执行标准或批运行。•绘制结果图。•完成先行化分析。你不可以：•创建新系统。•修改已经存在系统的草图。•更改元部件后台的子模型。AMESim是由有经验的AMESim用户创建并测试的。AMERun用户可以打开系统以便进行研究。AMERun可以被如下人员使用：•对已经由高级工程师搭建好的系统进行参数化研究的技术员；•接收由你预先搭建好的系统的客户；•使用预建的系统给客户演示的销售人员。1.5.5AMESim产品的全体家族Figure1.5:AMESim库Figure1.6与AMESim的接口软件1.6AMESim4.2的新特征AMESim4.2做了许多改进，下面是一些重要特征。除非另做说明，各种特征都包括在了标准AMESim里。输出工具设计开发编译器标志稳定化运行矢量显示接口子模型调用模型简化和实时性系统比较打包和开包列举观察参数和变量在线帮助1.6.1输出工具这一工具使你能够从AMESim外处理AMESim仿真结果。通过定义模型的输入输出，要应用于这些输出的后台处理要应用于这些输出的后台处理操作数，你可以设置输出。详细的对话框如下。Figure1.7:设置AMESim模型的输出从AMESim外部，你可以使用新的功能调用AMEPilot来驱动仿真。高级用户可以应用输出工具设置他们自己的AMESimT与其它软件的接口。所有用户都可以进入一个新的标准AMESim工具功能，使用ExportandAMEPilot提供一个设计开发环境。1.6.2设计开发设计开发实际上由以下三个工具组成：试验设计确定哪些参数影响一些性能指标。优化你可以试验一族参数来优化某些性能指标。用MonteCarlo法进行鲁棒性分析你可以发现参数变量由于以下原因是如何执行的：•产生允许误差•不同的操作条件•截断误差Figure1.8:使用基因算法优化一个主动悬挂系统Figure1.9用MonteCarlo法研究改变轮胎刚度1.6.3编译器标志AMESim开发团队已经试验了用编译器标志操作数作为仿真可执行的象征。这可以快速运行仿真，尤其是在Unix平台下。1.6.4稳定化运行在稳定化运行算法方面面有许多改进，这些改进在润滑系统特别显著。1.6.5向量显示以压缩或扩展格式显示向量是比较受欢迎的要求，这次实现了该要求。Figure1.10:压缩或扩展格式的向量1.6.6接口iSIGHTandOptimus作为可选项提供了与设计开发软件iSIGHT和Optimus的接口。这使用了Export设置和AMEPilot工具。Figure1.11:输出到外部工具MSC.ADAMS作为另一个可选项，提供了与多目标系统软件MSC.ADAMS的接口。.这允许：•对于1，你从AMESim环境初始化仿真。•对于2，你从MSC.ADAMS环境初始化仿真。1.使用AMESim积分器对多目标系统积分2．使用ADAMS积分器对多目标系统积分3.使用两积分器的联合仿真•对于3,可以从任何一个软件进行仿真初始化。1.6.7子模型调用的修改提供了实时工具可选项后，避免非必要计算量变得异常苛刻。在AMESim4.1中经常调用计算函数，甚至没做什么特别有意义的计算。AMESet4.2对调用函数的修改是把不调用计算函数作为一个可选项。在AMESim4.2中，这意味着很好地加速了CPU速度。1.6.8模型简化和实时性AMESim为模型简化提供了一组工具。在AMESim4.1中你可以使用如下工具：•状态计数•主动索引•特征值分析•模式形态AMESim4.2中的优化工具提供了更进一步的功能。你可以用一个简单的阀代替复杂的，使用昀优化设定简单阀的模型参数。Figure1.12:使用固定步长积分器当去除极端特征值后，你可以使用AMESim4.2固定步长积分器选项，检查它的运行产生的结果是否与原高阶保真模型的运行结果相匹配。AMESimSimulink接口已经升级为与实时系统相兼容。与添加到AMESim中的其它特征一起，有个可选项可以将AMESim模型输出到诸如dSPACE和xPC的实时对象中。经过适当的简化模型，可以对你的物理模型进行实时运行，开辟了一种很有趣的应用，例如进行硬件在环仿真。1.6.9系统比较经常需要开发比较复杂的系统，然后把它变成几种不同的版本。随之而来的问题是要确定不同版本间的差异，靠手算是非常不容易的！在AMESim4.2下装载模型，在参数模式使用系统比较工具（Tools_Comparesystems），将启动两个系统的比较，并给出两者的差异。Figure1.13:系统比较草图内各元件加上了标号，以树状结构概述了两者的变化，可以打印展开的树结构。1.6.10打包和拆包当模型环境变化时客户还要不断使用AMESim。当这些模型包含特殊的数据文件，用户创建子模型或超级元件时，使用AMESim4.1就不太容易，通常需要反复几次！为简化这种变换过程，为AMESim4.2开发了一个特殊的多用途打包工具。用GUIWizard帮助用户可以创建一个包括所有元件的单封装模型，并可运行。特征如下：•通过搜索数据文件，用户图标，子模型和超级元件，可以分析所封装的模型。•可以分析任意重要的子模型索引文件submodels.index。•有一个选项选项可清除模型。•通过查找特殊库可以分析AME.make文件。•当模型指定一个目标系统，其运行会有所。•有一个选项可不发送.speand.sub文件原码。Figure1.14:AMEPackWizardFigure1.15:已经被确定的辅助文件当打包被接受时，相应的拆包工具也就准备好了。使模型和辅助文件能够在目标文件系统内准确定位。如果合适，AMEUnpack将编译子模型和原库文件。Figure1.16:模型和辅助文件的拆包1.6.11例子在AMESim4.1中，用整数定义子模型的不同选项，更改参数的对话框是相当难看的。下面是子模型UDA1的例子。Figure1.17:AMESim4.1下更改参数的对话框实例UDA1AMESim4.2使用了不同的选项方法。下面实例UDA01的默认参数，与上例UDA1具有同样功能。Figure1.18:AMESim4.2下与UDA1同样功能的UDA01上述功能是通过使用目标定位方法来实现只显示所需信息的，图表1.18中所示的前三个参数是已知列举类