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仿真技术及其应用

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仿真技术及其应用

仿真技术及其应用范文第1篇

关键词:工业机器人;模拟;仿真;职业教育

中图分类号: G63 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)30-147-2

1 工业机器人发展现状及趋势

目前国内机器人企业接近400家,间接从事机器人的企业约4000家;国家高新区近40家规划了机器人产业园区;有36个城市将机器人产业列为重点发展对象;从事机器人相关的研究院所300余家。

工业机器人作为一种新型劳动力正改变着制造业的用工模式,以人为主的生产模式正逐渐向以机器人为主的模式转变。工业机器人性价比越来越高、投资回报周期的缩短使得企业用机器人替代人类的愿望越来越强烈。

过去机器人主要用于汽车制造行业,现在已经开始用在毛坯制造、机械加工、热处理、表面涂覆、上下料、装配检测及自动化物流仓储作业等过程中。机器人作为一种标准自动化设备得到广泛应用。社会、企业对机器人生产线设计、集成、安装、维护、使用、操作等作业人才的需求极为迫切。这对机器人教学方式和教学效果提出了更高的要求和挑战。

我国已经成为工业机器人第一生产国和消费国并且依然在快速增长,但是工业机器人行业整体水平还很落后。现阶段我国工业机器人密度平均30台/万人,而欧美日等国家工业机器人密度达到150-350台/万人。

2 工业机器人工程技术人才培养现状

工业机器人市场以每年30%的速度增长,很多企业迫切需要转型升级,转换生产方式也迫切需要大量专业的技术型人才来提供保障而且目前相应的人才储备数量和质量远远满足不了社会需求。

工程教育与产业需求依然存在脱节现象而且产业需求的专业和课程设置反应不够迅速,人才培养跟不上产业发展的节奏。企业需要大量人力财力进行再次培训,但是存在人力流失率很高,以至于企业不愿培养的普遍现象。产教融合、校企合作机制不完善,企业往往缺乏参与的积极性、校企互动深度不够。

师资队伍实践经验不足,经验丰富的工程人才从企业到高校的流动存在很多壁垒。

未来8年内机器人相关行业岗位需求200万人左右,工信部规划,2020年中国机器人保有量达100万台,需要20万专业人员,研发人员约15000人,行业工程师约20000人,因此人才缺口巨大。

3 工业机器人职业教育过程中存在的问题

机器人教学设备昂贵,学校无法大量购买,导致教学资源有限,而机器人教学设备数量有限,导致很多学生没有真正的实践机会,达不到教学的目的。机器人教学过程中存在误操作容易损坏设备,因此老师会要求学生按照指定的步骤操作或者只在规定的范围内做一些简单的练习,这样大大降低了学生的积极性和学习效果。最后在工程中也存在机器人工作区域可达性、夹具设计可靠性等无法验证机器人编程、调试周期长、程序优化烦琐等问题。

4 工业机器人模拟仿真技术应用背景

模拟仿真技术可以很好地解决以上问题! 由机器人模拟仿真软件和实际的控制器、示教器构成一个完整的模拟仿真系统。该统在没有实际机器人本体的基础上,通过设备间的实时通讯,操作示教器便可控制仿真软件中虚拟机器人运动;同时使用者在示教器上编程,仿真软件中虚拟机器人可再现程序的运行轨迹。这样,借助于模拟系统,使用者既可以熟练掌握机器人操作,又可以掌握机器人编程。

5 工业机器人模拟仿真技术简介

工业机器人模拟仿真技术是通过计算机运行软件对实际的机器人系统进行仿真模拟。机器人模拟仿真主要是对机器人的动力学、运动学、轨迹规划、控制算法分析研究及工作站设计、碰撞检测、离线编程等。充分发挥工业级数字化仿真、先进虚拟制造技术软硬件设备可以有效解决实训设备短缺的瓶颈。

工业级的仿真已经被世界上很多企业广泛地应用到工业的各个环节,对企业提高开发效率,加强数据采集、分析、处理能力,减少决策失误,降低企业风险起到了重要的作用。学校在教学活动充分利用工业仿真、虚拟制造等技术可及时了解和学习先进制造技术相关技能,并解决学校开展教学活动高端实训设备不足的问题。

6 国内主要模拟仿真软件介绍

机器人本体生产厂家的软件主要有ABB的 RobotStudio、Fanuc的RoboGuide、KUKA的KUKASim等。通用类的模拟仿真软件有RobotMaster、Robosim 、RobCAD 、Delmia等。

RobotStudio是ABB制作的一款面向ABB机器人变成的仿真模拟软件,其软件的优点是虚拟示教器和真实示教器具有相同的功能,便于学习操作ABB机器人;RobotStudio软件集成了建模、编程、仿真等功能,功能比较全面。但是RobotStudio最大的缺点是只支持ABB机器人,机器人间的兼容性差。机器人本体厂商的仿真软件都有相似的特点。

RobotMaster是由加拿大软件公司Jabez研发的主要用于焊接、打磨、抛光、去毛刺等应用的工业机器人模拟仿真软件。软件的特点是轨迹优化功能,运动学规划和碰撞检测非常精确支持外部轴,如直线导轨系统、旋转系统支持大多数品牌的机器人,但是它不支持多机器人同时模拟仿真。

Robosim简介:Robosim主要用于教学培训和工业应用。教学培训主要针对机器人的操作、编程。工业应用主要针对搬运、码垛、打磨、焊接等应用的模拟仿真。Robosim的优点是支持机器人运动学建模、轨迹规划,并且持基于python的二次开发,支持大多数品牌的机器人。Robosim的缺点是不支持建模功能。

7 工业机器人职业教育中的模拟仿真技术应用的意义

许多学校机器人教学中可能存在以下问题:机器人资源有限,却没有充足的资金购买大量的机器人,但是教学人又必须有大量的机器人满足学生同时使用的需求;机器人教学过程中存在误操作容易损坏设备,也存在安全隐患;同时学生在学习过程中机器人工作区域可达性、夹具设计可靠性等无法验证,机器人编程、调试周期长、程序优化烦琐。

而机器人仿真技术恰好能有效地解决这些问题,因为模拟仿真技术可以弥补学校机器人教学资源不足的缺点,机器人初学者可以通过模拟仿真系统快速掌握机器人(操作、编程、调试),为项目的前期方案规划提供技术支持,验证机器人工作区域的可达性、工作夹具的可靠性、运用到工业中也可以缩短了机器人编程调试周期、缩短了项目周期,提高生产效率,产品质量。

8 工业机器人职业教育中的模拟仿真技术应用

大专院校组建机器人实验室时可以只需要在教室厂房只放置1-2台机械手,多台电脑安装机器人虚拟系统或模拟软件。学生可以在电脑仿真软件上对机器人进行编程并在仿真环境下调试运行。当学生调试完成,并在老师检查无误安全后可以联网下载到机械手并运行。通过这样的方式机能保证学生的人身安全、教学效果又能解决许多学校建立机器人实训室的资金问题。这对于院校希望快速经济的建立机器人实训是一个很好的方案。

参 考 文 献

[1] 蔡自兴,郭[.中国工业机器人发展的若干问题[J].机器人技术与应用,2013(03).

仿真技术及其应用范文第2篇

关键词:虚拟仿真技术;电气工程类专业;应用

0引言

在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术,不仅可以让学生全面详细了解电力工程的运行以及相关的专业知识,同时还能保证师生的安全[1]。笔者结合自身的工作经验,就虚拟仿真技术在电气工程类专业中的应用谈一谈自己的看法。

1虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用的重要意义

1.1实现资源的有效共享

虚拟仿真技术是一项基于互联网基础上的信息技术,在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,可以为学生在任何地点和任何时间进行实验提供相应的条件。与此同时,在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,还可以开放优秀的实验教学资源,给社区、企业以及兄弟院校等提供教学服务,从而实现资源的有效共享。

1.2实现不可逆以及不可及过程

电气工程类专业的实验教学面临着强电的威胁,很多实验必须要在极端或者高危的环境下才能完成,操作过程也是不可及或者不可逆的,对学生相关技能的训练需要高消耗和高成本,不仅危险而且能够被学生掌握和吸收的知识和技能少之又少。但是如果在电气类专业教学中运用虚拟仿真技术,就可以有效改观这一局面,虚拟仿真技术可以为电气工程类专业教学提供经济、安全、可靠的实验手段,既能消除强电威胁,又能促进学生把握和吸收相关专业知识。譬如,在高电压虚拟仿真实验当中,学生可以近距离观察高压放电的情景,还可以反复观看[2]。

1.3教学环节更加灵活

在电气工程类专业教学中运用虚拟仿真技术,学生可以按照自己的学习能力和学习需求灵活选择实验内容。同时,学生还可以随着学习进度的变化回顾以前的学习内容,或者跨越教学层次进行提升。在这种虚拟化的教学情境之中,学生真正掌握了学习的自,不仅得到更多创新实践和接触专业实验的机会,学习兴趣和学习积极性也得到有效的提升。教学环节更具有灵活性,学生可以充分展现自己的才华。

2虚拟仿真技术在电气工程类专业中应用策略

2.1转变传统教学思想,建立科学的教学目标

电气工程类专业教师还要在此基础上建立科学的教学目标,科学合理的教学目标能够让教学取得事半功倍的效果[3]。由于学生在兴趣爱好、学习进度以及专业方向上等各个方面存在一定的差异,所以在学习过程中就需要不同的学习和实验平台,同时,这些平台之间必须要有较强的联系。尤其当教学资源出现学科交叉的时候,老师要按照系统构建、综合设计、理论应用三个层次构建虚拟实验教学平台,将虚拟仿真技术的优势充分发挥出来。例如,电气工程类专业老师可以从基础课程实验、综合实验和生产练习这三个方面制定实验教学综合培养计划。基础课程实验主要包括专业的课程实验和工程设计基础训练;综合实验主要包括课程设计和工程设计综合训练;生产实习主要有毕业设计和创新设计训练。

2.2构建互通互融教学理念,完善课程教学体系

在电气工程类专业中运用虚拟仿真技术,可以给老师的教学以及学生的学习提供安全的环境和可靠的保障。其课程教学体系可以细分为专业基础课程实验、工程设计基础以及专业课程实验。其中,专业基础课程实验还可以细分为专业基础实验和专业综合实验,专业课程实验可以细分为综合实验和课程设计。老师需要根据教学目的和教学要求设计教学平台的教学资源,在资源当中有效贯穿课程内容。同时,要以培养学生应用能力为目标建立教学层次,利用横向连接的方式将不同平台的教学资源有效结合起来。在注重因材施教、专业培养的同时要保证教学平台之间互通互融,同时还要保证教学层次之间呈现出一个相互补充的状态。在当前的教育形势下,电气工程类专业的老师要敢于打破学科专业的界限,建立一体化的教学理念,在此基础上实现资源的有效共享和创新型人才的培养。

2.3以教学环节为导向,创建合理的实验教学平台

第一,创新与实践训练平台。针对电气工程类专业的教学特色,利用虚拟仿真技术结合“新型传感器”、“工业自动化”、“机器人”、“航空航天”、“智能电网”等专业领域的先进技术建立虚拟化的仿真系统,从而加强学生对有关学科先进成果以及专业知识的理解。第二,专业综合实验教学平台。该实验平台主要包括工程设计综合训练、综合实验、课程设计等集中的教学环节。利用虚拟仿真技术构建专业综合实验教学平台,一切的不可能都会变成可能。虚拟仿真技术可以给学生创建一个近似真实的虚拟环境,从而实现对学生实践技能的训练,也能有效实现生产现场和实验室的无缝对接。第三,基础实验教学平台。创建该平台主要是为了进行基础知识教学,通过仿真技术对一些技术原理以及基础科学进行验证,让学生能够全面掌握基础知识和相关技能。除此之外,虚拟仿真技术能够打破时间和空间的限制,学生可以随时随地开展实验,从而培养学生解决问题的能力和独立思考的能力。

3结论

在电气工程类专业中应用虚拟仿真技术,可以实现资源的有效共享,让教学环节变得更加灵活,同时还能让一些不可能的实验转化为可能实现的实验。电气工程类专业教师要重视虚拟仿真技术,首先要转变传统教学思想,建立科学的教学目标,其次要构建互通互融教学理念,完善课程教学体系,最后要以教学环节为导向,创建合理的实验教学平台,将虚拟仿真技术的价值和功能最大限度发挥出来。

参考文献

[1]黄文力,苗满香.电气工程及其自动化专业课程体系的改革[J].郑州航空工业管理学院学报(社会科学版).2011(04):32-33.

仿真技术及其应用范文第3篇

关键词:仿真技术;电气控制技术;应用

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.252

0 引言

随着社会和经济的发展,各企业单位对专业人才的实践能力也有了越来越高的要求。在电气控制技术教学中,教师可以通过应用仿真技术,优化教学方案,培养学生的专业知识与实践技能,为学生未来的就业打下基础。

1 明确仿真技术在电气控制技术教学中的应用要点

在电气控制技术教学中,应用仿真技术,教师应当明确以下几个要点,保证仿真技术能够得到有效的应用。其一,提高学生的兴趣。电气控制技术相关的知识技能比较复杂,如果学生没有足够的学习兴趣,很难保持较高的学习热情和效率。因此,教师在应用仿真技术时,要考虑这一点,不仅要将问题本质模拟出来,还要导入一定的应用场景,学生在场景中能够更直接的了解到电气控制技术的应用,有利于加深学生对相关知识的理解,提高学生的学习兴趣。其二,理论教学与实践教学相结合。电气控制技术教学中,无论理论教学还是实践教学都非常重要,应用仿真技术,教师要把理论知识教学与实践教学有机的结合起来,让理论教学中合理穿插实践教学,这样的教学方式,可以让学生更及时的通过实践快速理解掌握相应的理论知识。

其三,指导学生改善学习方法。仿真技术在电气控制技术教学中的应用,教师不仅要用于优化教学方案,还要指导学生,根据仿真技术提供的学习条件,适当改变自己的学习方法。例如,教师可以利用仿真技术为学生模拟探究性场景,让学生在场景中自主学习,发现问题并合作探究解决问题的办法,这样的学习方式,能够让学生从被动的学习状态解脱出来,有利于提高学生的学习主动性,还能让学生的探究能力与合作能力得到一定的锻炼,有利于培养学生的综合能力,而且在探究学习的过程中,教师可以在模拟的场景中添加更多维修、建设等方面的元素,让学生能够了解到更多的知识,在未来的工作中,能够具备更强的解决问题的能力。其四,充分调动学生的积极性。学生在学习中的积极性直接影响其学习效率,因此,在教学过程中,教师必须充分调动学生的积极性。在电气控制技术教学中,教师可以应用仿真技术,模拟出实践场景,在场景中为学生安排一定的学习任务,让学生围绕学习任务,展开比赛。学生处于朝气蓬勃的年龄,大多具有很强的表现欲和竞争意识,这样的教学方式,能够充分利用学生的这些特性,调动学生的学习积极性,提高学生的学习效率。

2 发挥仿真技术在电气控制技术教学中的作用

其一,应用仿真技术,增加实验教学,提高学生的学习效率。在电气控制技术教学中,理论知识是实验教学的基础,但如果课堂时间都用来讲解理论知识,而将实验教学分离出来,就会让学生在复杂和抽象的公式原理中感到疲倦,单一类型知识内容的长时间教学,是不利于学生注意力的保持的,也让学生难以得到思维上的休息,理解能力会随时间而下降,进而还有可能导致学生对课程学习的厌倦。因此,教师可以应用仿真技术,在课堂上为学生提供模拟实验演示,将实验教学引入课堂中,学生在学习一部分理论知识后,观看相应的演示实验,就能够适时改变学习方式,有利于打开思路,加深学生对相关知识的理解。仿真技术的应用不同于实际的实验教学,不需要从实验室搬移各种仪器,也不会占用教师的空间,操作起来也非常简便,能够最大效率的发挥作用,提供学生的学习效率。

其二,应用仿真技术,优化实验教学。在电气控制技术教学中,有一些实验教学的内容难度较大,操作存在一定的危险,或者实验器材比较昂贵易损。对于这些实验的教学,如果采用实际的实验器材进行,学生束手束脚,难以取得很好的教学效果,而应用仿真技术,学生可以通过电脑操作模拟的实验器材,不仅不会有任何的危险性,也不会造成实验仪器的损坏,还能真实的还原实验的各部分细节,对于实验中的错误操作,系统会自动检测并发出提醒,让学生能够及时的发现自己的错误并加以改正。此外,应用仿真技术进行模拟实验,很多操作只需要点击一下即可完成,能够大幅减少实验操作的时间,为学生提供更多的时间去思考实验细节和原理,这有利于学生在提高实践能力的同时,培养逻辑思维能力,加深对实验相关知识的理解。

3 仿真技术在电气控制技术教学中的应用步骤

教师在应用仿真技术进行模拟实验时,需要遵循以下几个步骤。首先,实验模型的构建。为了提高学生对相关实验器材的认识,教师应当将模拟实验中各类器材按相同比例构建,使模拟实验场景更符合实际。第二,实验原理的教学。教师要在实验前为学生讲解实验的原理,以及实验中涉及的主要仪器的结构和功能,然后为学生演示一遍实验操作,让学生能够了解大体的实验流程以及实验操作。第三,学生实践操作。教师在实验教学中更多的起到引导者的作用,学生开始实践操作后,教师应当减少直接的教学,在学生遇到困难时,再给予一定的帮助,充分发挥学生的个人能力,提高教学的有效性。

在电气控制技术教学中,仿真技术的应用不仅能够加深理论教学与实践教学的联系,还能有效降低实验的风险和经济成本,为学生创造更好的实验学习条件。教师合理设计教学方案,充分发挥仿真技术的作用,提高教学的有效性。

参考文献:

[1]李斌,邹灿红.电气控制与PLC应用技术仿真教学应用研究[J].电气电子教学学报,2015(06):117.

仿真技术及其应用范文第4篇

关键词:放射影像技术;小儿气管;支气管异物;诊断

小儿气管、支气管异物是儿科常见的呼吸道急症,多发于3岁以下幼儿。小儿误食异物后会出现呼吸困难、呛咳等症状[1],如治疗不及时则会加重病情,引起间质性肺炎、心肺并发症、窒息甚至死亡。随着医疗技术的发展,X线和CT等放射影像技术因为可以对患者进行全方位的有效诊断而越来越广泛的应用于临床疾病的诊治中[2]。为探讨射影像技术在小儿气管、支气管异物诊断中应用价值,本研究做了相关探讨,现将情况汇报如下。

1资料与方法

1.1一般资料 抽取2014年6月~2015年5月在我院就诊的86例小儿气管、支气管异物患者作为研究对象,随机分为对照组和观察组,每组各43例。两组患者均有不同程度的呛咳、呼吸困难等症状,经X线透视检查均发现有果仁、笔帽、玩具子弹、药丸等异物,其中喘鸣22例,阵发性咳嗽82例,呼吸困难38例,发热46例,查体3例气管内闻及拍击音,54例一侧或双侧呼吸音减压,41例闻及湿罗音和哮鸣音,19例三凹征,3例胸部皮下气肿,2例无明显体征。对照组男性25例,女性18例,月龄2~28个月,平均月龄(16.2±1.6)岁,病程2~51 h,平程病程(24.5±1.6)h;观察组男性21例,女性22例,月龄3~27个月,平均月龄(17.5±1.7)岁,病程3~49 h,平均病程(26.1+1.2)h。两组患儿的性别、月龄、病程等一般资料均无明显差异(P>0.05),具有可比性。

1.2方法 两组患者入院后立即进行复合麻醉静脉注射,对照组采用常规CT扫描检查,观察组采用手术前透视和 X 胸片进行检查,对比两组患者的异物取出率。如患者异物显示不明显应采用三维重建联合螺旋CT进一步检查。

1.3统计学方法 本次研究涉及放射影像技术取出情况的相关数据均采用SPSS 19.0软件进行统计学分析,计数资料对比采用χ2检验,以P

2结果

观察组43例患者中39例一次性将异物取出,取出率为90.70%,对照组43例患者中32例患者是一次性取出,取出率为74.42%,观察组患者的异物取出率是显较对照组高(P

3 讨论

幼儿误食异物后常会出现呼吸困难、呛咳、发热等症 状[3],如不能及时处理则会加重病情,危及幼儿身体健康和生命安全,及时明确小儿气管、支气管异物患者诊断可以尽早采取有效的治疗措施,减少小儿气管、支气管异物并发症的发生,了解患者异物吸入情况、临床症状和体征的同时结合放射影响技术确定异物与支气管、气管间的关系和异物实际现状有利于制定适当的异物取出方案[4]。小儿气管、支气管异物在临床上多采用多排螺旋CT、X线和普通CT进行诊断,普通CT扫描因为影像均为横断面图像,具有一定局限性,无法连续观察支气管内腔道情况,不能检查垂直的支气管,且扫描速度慢[5],不适用急重症患者的诊断,另外,普通CT虽然对金属异物外的其它异物检出率较高,但无法明确异物大小、数量和位置;X线检查针对阴性异物外的其它异物具有较高的检出率,普通CT和X线检查因为无法全面了解异物情况很容易误诊、漏诊。多排螺旋CT具有安全性高、检查时间短、异物定位准确和无痛苦的优点,且可以直接观察异物大小、形态和位置,诊断准确率高。

此次研究的观察组患者异物取出率明显较对照组高,两组患者中未能一次性取出异物的8例患者经三维重建联合螺旋CT后均成功取出异物,86例患者均痊愈出院。由此可见,小儿气管、支气管异物患者采用放射影像技术对明确诊断有重要意义,对异物史不明确和病程较长的患者应根据患者具体病情选择适当的检查方法,结合多种检查结果综合诊断,可以顺利将异物取出,避免误诊、漏诊。

参考文献:

[1]董世杰.放射影像技术在小儿气管、支气管异物诊断中的应用价值分析[J].中国保健营养(上旬刊)2014,24(7):4508-4509.

[2]覃纲,杨洪斌,田蓉,等.放射影像技术在小儿气管、支气管异物诊断中的应用价值[J].中国中西医结合耳鼻咽喉科杂志,2008,16(4):278-280,298.

[3]刘永幸.放射影像技术在小儿气管、支气管异物诊断中的应用分析[J].中国继续医学教育,2015(21):59-60.

仿真技术及其应用范文第5篇

关键词:ADAMS;电动汽车;仿真技术

1 ADAMS软件简介

ADAMS软件使用交互式图形环境和部件库、约束库、力库,用堆积木式的方法建立三维机械系统参数化模型,其求解器利用拉格朗日方程,建立系统动力学方程,并通过对其运动性能的仿真分析和比较来研究“虚拟样机”可供选择的设计方案。ADAMS仿真可用于估计机械系统性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。同时ADAMS通过标准文件格式可以实现与其他CAD/CAM/CAE软件之间的数据双向传输,实现统一数据在不同软件间的无缝隙连接。

ADAMS软件包括3个最基本核心程序模块ADAMS/View,ADAMS/Solver和ADAMS/PostProcessor,以及其他扩展模块。

ADAMS/View是一个采用以用户为中心的交互式图形环境,将图标操作、菜单操作、鼠标点取操作与交互式图形建模、仿真计算、动画显示、优化设计、X-Y曲线图处理、结果分析和数据打印等功能集成在一起,提供了一个直接面向用户的基本操作对话环境和虚拟样机分析的前处理功能,其中包括样机的建模和各种建模工具,样机模型数据的输入与编辑,与求解器和后处理等程序的自动连接,虚拟样机分析参数的设置,各种数据的输入和输出,同其他应用程序的接口等。ADAMS/View采用简单的分层方式完成建模工作,采用Parasolid内核进行实体建模,并提供了丰富的零件几何图形库、约束库和力/力矩库,并且支持布尔运算、支持FORTRAN/77和FORTRAN/90中的函数。除此之外,还提供了丰富的位移函数、速度函数、加速度函数、接触函数、样条函数、力/力矩函数、合力/力矩函数、数据元函数、若干用户子程序函数以及常量和变量等。

ADAMS/Solver是求解机械系统运动和动力学问题的程序,在ADAMS产品系列中处于心脏地位的仿真器。该软件自动形成机械系统模型的动力学方程,提供静力学、运动学和动力学的解算结果。ADAMS/Solver有各种建模和求解选项,以便精确有效地解决各种工程应用问题。完成样机分析的准备工作以后,ADAMS/View程序可以自动调用ADAMS/Solver模块,求解样机模型的静力学,运动学或动力学问题,完成仿真分析以后再自动的返回ADAMS/View操作界面。ADAMS/Solver可以对刚体和弹性体进行仿真研究。为了进行有限元分析和控制系统研究,用户除要求软件输出位移、速度、加速度和力外,还可要求模块输出用户自己定义的数据。用户可以通过运动副、运动激励,高副接触、用户定义的子程序等添加不同的约束。用户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力,或施加单点外力。

MDI公司开发的后处理模块ADAMS/PostProcessing模块具有相当强的后处理功能,它可以用来处理仿真结果数据,回放仿真结果,也可以绘制各种分析曲线;可以输入试验数据绘制试验曲线,并同仿真结果进行比较既可以在ADAMS/View环境中运行,也可脱离该环境独立运行。

ADAMS软件包括ADAMS/View、ADAMS/Solver和ADAMS/PostProcess 3个最基本的核心程序模块和其他扩展模块(如图1所示),在航空航天、车辆工程、工程机械等领域得到广泛应用,因此将该软件应用于电动车的设计与分析已成为必然趋势。

2 计算工作流程

ADAMS的整个计算过程指从数据的输入到结果的输出,不包括前、后处理功能模块,内容包括:输入数据、检查数据、装配机构及消除过约束、自然形成运动方程、积分迭代运算过程、检查运算过程中的错误和输出信息、输出结果。

3 应用ADAMS软件仿真分析的基本步骤

建立车辆仿真模型时,一般遵循以下几个典型步骤:

3.1 抽象机械系统的物理模型。

3.2 获取模型的运动学(几何定位)参数,建立抽象系统的运动部件、约束,从而建立运动学仿真模型,校验仿真模型的自由度及正确性。

3.3 获得模型的动力学参数,定义模型中部件、铰链与弹性元件及外界条件如:道路模型、空气阻力等特性,建立动力学模型。

3.4 对动力学模型进行调整与仿真计算。

机械系统动态仿真分析的一般步骤如图1所示。

根据步骤可以完成一个复杂的机械系统仿真分析,为了顺利进行仿真分析,应采取以下分析技巧:(1)应该采取渐进的分析策略,从简单分析逐步发展到复杂的机械系统分析。在最初的仿真分析建模时,不必过分追求构建几何形体的细节部分同实际构件完全一致,因为这往往需要花费大量的建模时间,而此时建模的关键是能够顺利运用模型进行仿真并获得初步结果。从程序的求解原理来看,只要仿真构件的几何形体的质量,质心位置、惯性积同实际构件相同,仿真结果是等价的。获得满意的仿真分析结果以后,再完善构件几何形体的细节部分和视觉效果。如果样机模型中含有非线性的阻尼,可以先从分析线性阻尼开始,待线性阻尼分析顺利完成后,再改为非线性阻尼进行分析。(2)对较复杂的机械系统进行仿真时,可以先将整个系统分解为若干个子系统,再对这些子系统进行仿真分析和试验,逐个排除建模等仿真过程中隐含的问题,最后进行整个系统的仿真分析试验。(3)在设计虚拟样机时,应尽量减小机械系统的规模,尽量只考虑影响样机性能的构件。

结束语

本文介绍了多体系统动力学分析软件ADAMS的特点、计算方法、方程的建立及计算流程,为以后在电动汽车中的研究工作打下理论基础。

参考文献

[1]靳立强,王庆年,宋传学.四轮独立驱动电动汽车动力学控制系统仿真[J].吉林大学学报,2007,34(4):547-553.

[2]管欣,姬鹏,詹军.基于虚拟样机协同仿真平台的电动车DYC控制策略的研究[J].系统仿真学报,2008,20(9):2338-2344.