面向對象的多領域復雜機電系統(tǒng)鍵合圖建模和仿真的研究.pdf

1、復雜機電產品，通常涉及機械、控制、電子、液壓、氣動和軟件等多學科領域，開發(fā)是一個多領域交叉的系統(tǒng)工程，需要進行多領域建模和仿真。本文針對這一工作，在山東省科委重點項目“復雜產品虛擬樣機技術研究”的支持下，對基于鍵合圖方法的面向對象的多領域復雜系統(tǒng)建模和仿真進行了深入研究。 第一章首先綜述了多領域建模和仿真、多領域統(tǒng)一建模方法和語言、基于圖形多領域建模、鍵合圖建模等研究和應用的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了存在的問題，論述了面向對象的多領域復雜

2、系統(tǒng)鍵合圖建模和仿真的研究意義和研究內容。 第二章概括地介紹了鍵合圖建模的基礎理論，包括鍵合圖基本組成元素的符號定義及在不同的工程系統(tǒng)中其所表達的物理特性和所具有的數(shù)學描述、鍵合圖的因果關系、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。 第三章深入研究了鍵合圖的面向對象的特性，鍵合圖元件在Modelica語言中的描述機理，以及鍵合圖模型在Modelica中的實現(xiàn)。在此基礎上，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程。 第四章針對鍵合圖難于表達的多體動力學問題，系統(tǒng)地給出了基于牛頓力學的歐拉方程、第一類拉格朗日方程和第二類拉格朗日方程的復雜機械系統(tǒng)的鍵合圖表達方法，給出了向量鍵合圖的概念，并建立了多體動力學向量鍵合圖的表達的詳細方法和步驟，以解決多領域復雜系統(tǒng)的基于鍵合圖的一體化建模問題。 第五章給出了物理模型降階方法MORA的概念以及適當模型的生成過程，并對MORA算法的物理解釋進行了深入研

4、究，給出了各種簡化情況下的物理解釋。在此基礎上，對MORA法進行了改進，即在活躍性比較中增加源元件、轉換器、回轉器，并通過曲柄滑塊機構鍵合圖的簡化加以論證。最后，給出了基于結結構的局部活躍性的概念，詳細說明了基于結結構局部活躍性的模型轉化和降階、分解過程，并通過曲柄滑塊機構鍵合圖基于局部活躍性的降階、分解，驗證了這種降階、分解方法。 第六章采用前述的基于組件的鍵合圖方法對一汽車進行了整體建模。 第七章對鍵合圖在控制系統(tǒng)分