AMESim与ADAMS联合仿真

AMESim与ADAMS联合仿真

1.引言

AMESim（Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering 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：

1）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。

2）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。

2.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Windows、Sun、SGI和IBM。

3.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， AMESim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。

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（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_zctuator单元。点击菜单Build/System Elements/State Variables/Modify…来定义状态变量control_torque。

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 Input：{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。

3.1.3：输出系统模型

ADAMS中用于存储结果的文件名（File prefix）；

在第二步中创建的“plant input”和“plant output”；

在控制包（Control package）中选择“EASY5_和_MATRIXx”；

输出类型，选择线性还是非线性；

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”；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。

3.2.1：打开AMESim中的Interface菜单，选择Import Adams model，如下图所示。

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：

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；

User 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。

Simulation mode：Continuous代表将ADAMS的模型全部输入到AMESim 中进行仿真， Discrete代表共仿真。

Animation 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。

Output 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，