机电液建模及联合仿真解决方案

hirain

概述
       在军工产品传统研发流程中，多采用物理样机对产品功能、性能等进行验证，开发周期长、成本高，且修复产品缺陷所付出的代价很大。而在已有的部分仿真中也存在不同建模软件之间如何进行联合仿真以及如何在系统级联合仿真的同时保护分系统的知识产权，降低部门间协同的难度等问题。
       恒润科技基于Dymola+ FMU的机电液建模及联合仿真，采用数字化模型，对系统的功能和性能进行仿真分析，从而在产品早期设计阶段，对方案进行验证和优化，降低产品研发中的迭代次数。该方案能够兼容多数系统建模软件，而且可以有效地保护各分系统的知识产权，确保产品协同设计的顺利进行。

总体方案
•  总体部门在Dymola中构建系统架构模型，定义子系统输入 输出关系和子系统之间的接口关系，通过仿真对系统功能进行验证后，将各子系统封装为FMU。并将子系统指标、接口定义、对应的FMU模型及建模规范、模型封装规范、模型测试规范等下发到分系统部门；
•  分系统部门针对各专业特点，基于Dymola、PROOSIS、SIMPACK、Simulink等软件分别建立电气、环控，发动机， 动力学，控制等系统模型，测试后按照总体部门要求，把模型封装为FMU 并提交给总体部门，同时提交模型测试报告等材料；
•  总体部门将各分系统部门提供的 FMU模型，统一加载到Dymola系统仿真平台中，并逐一替换架构模型中的子系统模型，通过联合仿真，对系统方案进行验证、选型、优化等。
功能和优势
•  实现了总体部门和分系统部门之间的协同、厂所之间的协同，可以在产品设计早期，基于联合仿真对系统方案进行详细的验证和优化，减少设计中的迭代，缩短研发周期，降低研发成本；
•  各分系统使用专业软件进行建模，提升建模、求解的效率， 使模型同时满足精度和实时性的需求；
•  Dymola平台针对数学模型的非线性、强耦合、刚性等特点提 供了高效、稳定的求解器，确保复杂机电液系统动态特性求解的顺利进行；
•  Dymola平台针对FMU2.0提供了全面的支持，包含Model Exchange、Co-Simulation两种格式的导入、导出，为复杂系统的联合仿真柔性和效率方面提供了足够的支撑；
•  分系统模型以FMU黑盒模型的形式提交，满足总体部门系统 仿真需求的同时，保护了分系统的知识产权，使部门之间、厂所之间的协同更为通畅。

应用案例
       航空某所,基于Dymola搭建了起落架系统架构，并采用AMESim、ADAMS和Simulink分别建立了液压系统模型、动力学系统模型和控制系统模型，并分别输出为FMU，然后在Dymola中加载所有FMU模型并进行联合仿真，对系统方案进行验证。并形成了建模、模型封装、模型测试等规范，为厂所之间基于模型的协同设计铺平了道路。