异构仿真系统联合仿真技术研究及在航空领域的应用

【类型】学位论文

【作者】鲁金直 

【关键词】 联合仿真 多求解器 数值算法 统一建模 机电一体化系统

【摘要】随着现代工业中仿真技术的应用越来越广泛，仿真逐渐成为产品设计中的主要技术手段。同时，工业及科技的高速发展使现代工业产品也日趋复杂，逐渐变为由机械、液压、控制、电子等不同子系统所构成的复杂工程系统。因此，仿真在现代产品设计中的起到了至关重要的作用。本文的主要研究工作是多领域联合仿真，多领域联合仿真的技术关键点为接口设计算法及仿真流程设计。因此，本文将从如下几点对多领域联合仿真进行介绍及阐述。首先，详细分析了联合仿真的相关概念及模型耦合、求解器耦合、进程耦合及分布式耦合等形式。并引入一种新的联合仿真概念“多求解器联合仿真”。首先对多求解器联合仿真进行过程假定,随后通过对多求解器联合仿真的工作流程及计算流程的描述，来阐述联合仿真时，服务器与客户端之间的工作流程，以达到多个仿真工具之间的联合仿真目的。其次，从联合仿真系统的子模型的数学系统描述开始，对联合仿真的模型系统、系统之间耦合积分、求解器之间耦合迭代等问题进行阐述。引入的零阶稳定概念用于定义联合仿真系统的数学系统描述的稳定性。随后，通过子系统模型时间离散表达及子系统之间耦合积分的描述来阐述子系统耦合时的零阶稳定性。最后，通过对仿真工具耦合过程的描述来证明联合仿真系统模型耦合积分时具有零阶稳定性。再次，对多求解器联合仿真过程中的接口算法及实现方式进行了描述。接口算法中介绍了强耦合及弱耦合两种方式。多速率联合仿真算法用于耦合刚性系统的联合仿真。最终通过Matlab/Simulink与Flowmaster的联合仿真接口实例及MWorks所提供的联合仿真的接口调用方法来阐述仿真工具在不同联合仿真阶段所提供接口的设计方法。最后，通过对四旋翼飞行器基于LMS Motion、AMESim、Matlab/Simulink的联合仿真模型对于飞行姿态进行仿真，以及对飞机的燃油系统、供油系统、液压随动系统、飞机起落架、电机、电磁阀等子系统基于Saber、Simplorer、Flowmaster、AMESim、Simulink的联合仿真实例来验证联合仿真模型系统的有效性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】华中科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】陈立平

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