ADAMS与AMESim联合仿真

1、首页 科技资讯 实用宝典AMESim与ADAMS联合仿真操作说明摘 要：物理系统可能由各种元件组成，例如气动的，机械的，液压的，电子的以及控制系 统等，所有的元件协同工作。多学科领域系统和复杂多体系统之间的相互作用很难在单一的软 件平台中来仿真。解决的方案就是通过AMESim和专用的多体动力学软件ADAMS之间的接口，使得两者在 仿真中协同工作。本文结合天线的简单实例介绍AMESim与ADAMS联合仿真的操作过程。关键词：AMESim ADAMS联合仿真1.引言AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering

2、 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

3、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：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。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。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Wi

4、ndows、Sun、SGI和旧M。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

5、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，AME

6、Sim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（

7、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_actuator 单元。点击菜单 Build/System Elements/State Variables/Modify.来定义状态变量 control_torque。图2 ADAMS中创建输入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 Inpu

8、t： 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。图4从ADAMS中输出系统模型在上面的对话框中，用户需要填入以下内容：ADAMS中用于存储结果的文件名(File

9、 prefix)；在第二步中创建的 “plant input ”和 “plant output”；o在控制包(Control package)中选择 “入，丫5_和_1丁日”；o输出类型，选择线性还是非线性；o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”；o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

10、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

11、 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；oUser 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。oSimulation mode： Continuous代表将A

12、DAMS的模型全部输入到AMESim中进行仿真，Discrete代表共仿真。oAnimation 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。oOutput 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

13、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.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