面向Modelica的多体系统笛卡尔方法建模

摘要

复杂机电产品通常由多个领域的子系统耦合而成，传统单领域仿真工具无法满足其系统仿真的需求，Modelica 多领域统一建模语言能以统一的方式描述不同领域的模型，非常适合此类系统的建模与仿真。机械多体系统仿真是机电产品仿真的重要内容，应该在Modelica 建模环境中得到完善的支持，但目前创建Modelica 多体模型主要是基于Modelica 多体库或使用类似的方法，这些方法建模过程繁琐，创建的模型不够直观，也无法处理冗余约束和初始装配的问题，并且不便于导入ADAMS等主流多体软件的模型。
　　 本文针对上述问题进行了研究，提出了一种以三维多体建模工具为建模前端，依据多体系统笛卡尔方法将其生成的物理模型转换为数学模型，再根据Modelica 语法规范将该数学模型转换为Modelica表示的方法，并基于该方法实现了Modelica 多体系统三维可视化建模系统。主要完成了以下几方面的工作：
　　 (1)分析了多体系统物理模型和数学模型，还研究了与多体建模有密切关系的冗余约束消除和初始装配问题。
　　 (2)基于上述研究，提出了一套由多体系统物理模型到数学模型再到最后的Modelica表示的映射技术。
　　 (3)根据所研究的多体物理模型到Modelica表示的映射技术，将多体建模软件InteDyna 作为建模前端，设计并实现了Modelica 多体三维可视化建模系统。
　　 最后，以多领域统一建模仿真平台Mworks 为验证工具进行了实例测试，结果表明了所研究的多体物理模型到Modelica表示的映射技术的有效性，以及所设计的Modelica多体三维可视化建模系统的合理性。
　　 本文提出的方法为通用的机械结构设计软件的装配模型到多领域环境下的功能模型的转换奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 多体系统物理模型与数学模型

3 多体物理模型到Modelica 表示的映射

4 Modelica 多体三维可视化建模系统

5 总结与展望

致 谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录