sim-sim-maxwell联合仿真遇到的问题及解决方法
Maxwell、Simplorer与Simulink联合仿真
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前言 (3)
一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数 (4)
二、Simplorer (7)
三、Simplorer与Maxwell的联合 (8)
三、Simplorer与Simulink (9)
1、在Simplorer里的操作 (10)
2、在Simulink里的操作 (13)
五、求解器参数的设置 (18)
常见的问题 (20)
前言
本文主要介绍Maxwell、Simplorer和Simulink如何实现联合仿真，已经出现的问题和解决方法。以直线开关磁阻电机为仿真模型，对电机模型的参数进行辨识，控制算法采用PID和极点配置自适应控制算法。用到的软件版本分别为：Maxwell 13、Simplorer 9.0和MATLAB R2007b。三个软件里建立的工程或模型文件必须放在同一个文件夹里，仿真中需要建立的和分析后生成的文件如图1所示。
图 1
在Maxwell里建立有限元仿真模型；Simplorer 提供功率电路部分，是将Maxwell和Simulink连接起来的桥梁；Simulink 为联合仿真提供控制算法，输入为期望的位置信号和实际的位置信号（从Simplorer里输入）输出为三相电流信号。
一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数
1、根据实际电机的尺寸和材料建立直线开关磁阻电机的磁场瞬态分析模型，如图2所示。
图 2
2、对电磁瞬态分析的一些仿真参数进行设置（如图3所示）。包括运动区域，求解边界条件，激励，力矩，网格剖分（理论上说网格剖分越细求解越精确，但是剖分越细求解时间越长，所以可以根据实际情况综合考虑）、分析设置（后面会讲到）。
图 3
3、联合仿真中激励的添加：激励类型选择“External”，初始值为0A，如图4所示。
图 4
4、联合仿真的参数设置：联合仿真的参数设置，包括模型厚度和“Advanced Product Coupling”的设置，如图
5、6所示。
图 5
图6
建议：首先先在maxwell中建立好仿真模型，根据实际情况和仿真要求设置相应的瞬态仿真参数，通过瞬态分析，查验模型设置是否与实际情况相符；然后将通过分析且分析结果正确的模型与Simplorer联合仿真只需修改其联合仿真的参数即可。
二、Simplorer
在Simplorer中建立如图7的功率拓扑结构，其中电流源设置如图8所示。（参考资料Simplorer仿真实例）
图7
图8
三、Simplorer与Maxwell的联合
1、在Simplorer中添加Maxwell中的有限元元件，如图9所示。
图9
2、对有限元元件的设置，主要是对输出项的设置，若需要模块输出位置则在
“Information”中勾选“S”即可，如图10所示。
图10
3、为有限元元件设置机械端，如图11所示。
图11
三、Simplorer与Simulink
打开 Simplorer 9.0的安装路径，在 cpl 文件夹下的Matlab 文件夹中可以看到Simplorer 9.0支持的联合仿真的Matlab 的版本，如图12所示：
图12
每个文件夹对应一个Matlab的版本，相应的Matlab均可与Simplorer进行联合仿真。进入到与R2007b文件夹下，会看到3个文件，如图13。其中AnsoftLinkDialog.m文件实现对另外两个文件的操作，而AnsoftSFunction 函数正是实现Simulink 与Simplorer数据传输的桥梁。
图13
1、在Simplorer里的操作
（1）在Simplorer中添加Simulink连接元件，操作如图14所示，出现图15所示的窗口，点击窗红色圈出的图标添加变量。
图14
图15
(2)输入变量为三相电流信号，分别定义为Ia、Ib、Ic，默认值为0，选择From Simulink 作为其输入变量；同理，添加Simulink的输出变量Position（电机的位置信号），界面如图16所示。输入输出端口的个数可以根据实际需要进行添加。
图16
(3)点击OK即可得到如图16中所示的Simulink元件。在Simplorer中完整的仿真模型如图17所示。
图17
2、在Simulink里的操作
在Simulink里也要建立作为信息交换的元件，先要将图中三个文件所在的路径加载到Matlab的扫描路径中，见图18。因为Matlab 在运行一个函数的时候，只会在自己的扫描路径内搜索，如果不在其扫描路径内，就找不到相应的函数，因此就不会执行，这一点Matlab的通性。Ansoft 的软件不支持中文路径和中文文件名。
图18
（1）建立lsrm.mdl 仿真文件；
（2）将S-Function 模块加入到文件中；
（3）双击该模块，弹出图11所示的窗口，在S-function name 一栏中输入AnsoftSFunction ，注意严格区分大小写；可以看出，此处输入的函数就是前面图13中对应的两个文件名；
图19
点击OK，弹出图20 所示的窗口；
图20
（4）勾选图20 中Read link information from file 复选框，并选择之前建立
的lsrm_adptive .asmp (Simplorer)仿真文件，如图21所示；
图21
(5) 此时将出现图22所示的对话框，选中变量左侧的node，然后双击右侧的变量名，实现Simulink 和Simplorer的信号连接，如图23所示；
图22
图23
（6）完成图24所示的仿真模型，搭建过程中要保证各个端口的数据类型一致；
From Simplorer
To Simplorer
x3-0.90050
x20.91514
x1
-1.87u
pole -pitch
12on _off
1err
con
conl
b2
-0.1082b10.1082a20.2699
a1-1.27Switch _Signal
1
Sine Wav e
Signal Generator 1
Scope 9
Scope 8
Scope 7
Scope 6
Scope 5
Scope 4
Scope 2Scope 1
S-Function 2
AnsoftSFunction
S-Function 1
region
PID _Pole
PID In1Out 1
Mux 6
Mux 5Mux 4
Mux 3
Mux 2
Mux 1
Mux
Multiport Switch
Memory
Math Function
mod
Fcn_X3
f(u)
Fcn_X2
f(u)
Fcn_X1
f(u)
Demux 1
Demux
Demux
Demux
图24
五、求解器参数的设置
图25、26、27为Simulink 、Simplorer 和maxwell 中求解器参数的设置，该仿真的仿真时间为1s ，仿真步长为1ms 。
图25
图26
图27
常见的问题
重新打开Simplorer时需要对Simulink模块重新加载，Simplorer里的元器件的个别引脚会缺失导致仿真无法进行，如图28所示。
图28
1、Maxwell中位置的输出单位是m所以位置输出端应加上值为1000的Gain
2、在仿真前统一设置三个软件的仿真时间和步长
lsrm_adptive (C:/Users/liyan/Desktop/SIM/)
Simplorer1
[info] Compiler completed successfully. (3:14:40 下午十二月18, 2013)
[info] Analyzing... (3:14:41 下午十二月18, 2013)
[error] [Sim2000] Error - FEA1: (no details) >> Initialize (3:14:42 下午十二月18, 2013)
STOW －战争综合演练场 阿强 摘要： STOW －战争综合演练场 美国 DARPA 和大西洋司令部联合资助战争综合演练场 STOW（Synthetic Threat Of War）项目，1997年10月，举行了STOW97联合演练，STOW97是军事仿真演练的一个重要里程碑。在STOW项目体系结构和协议基础上，美国国防部建模与仿真办公室于1996年9月正式颁布了新一代的分布交互仿真技术标准高层体系结构（High Level Architecture, HLA），解决了DIS不能满足大规模仿真的需求，通过建立一个通用的高层仿真体系，达到各种模型和仿真的互操作性和可重用性。除了美国之外，欧洲以及日本、新加坡、韩国等东亚国家从20 世纪90年代初开始了切实积极的研究，一些著名大学和研究所的研究人员陆续推出了多个实验性分布式虚拟现实系统或开发环境。我国一些高校和科研院所的研究人员从不同角度开始对虚拟现实进行研究，国家科技部、国家自然科学基金委员会等开始对虚拟现实领域的研究给予资助。 关键字：虚拟现实 VR系统 STOW 3D 1.1军用仿真技术包括几个方面 1.1.1 建模技术它是仿真技术的核心和基础 1.1.2 硬件技术仿真系统的硬件包括计算机和各种物理效应设备。 1.1.3. 软件技术包括仿真支撑软件等。它使模型和硬件得以有机结合。 1.1.4. 用户界面技术用户界面是人与仿真世界交流的途径,在军事仿真系统中的主要 目标是实现直观分析和真实逼真的训练环境。虚拟现实(VR)成为作战仿真界面设计方面的热点。 1.1.5. 网络技术网络在大规模逼真作战仿真系统中的作用是使各种军用仿真设施能够实现资源共享 1.2虚拟现实概念及起源 1.2.1 虚拟现实概念 虚拟现实简称，是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。 1.2.2 VR思想的起源
1.Ansoft和Simplore联合仿真时，如果Ansoft中的模型类型是Transient，则必 须勾选Maxwell 2D -> Design Settings -> Advanced Product Coupling菜单中的Enable transient-transient link with Sim，否则在检查时会产生Cannot find the matching inductor in the imported file 这个错误。 2.Ansoft和Simplore联合仿真时，Simplore软件控制着仿真步长，也控制着 Ansoft模型的旋转速度（或者称线速度）。 3.Ansoft和Simplore联合仿真的必要前提： 1)Ansoft模型必须可以求解（即可以进行运算）。 2)Ansoft模型必须含有机械运动（原文: must have mechanical motion） 3)Ansoft模型必须至少含有一个外部类型（external类型）的绕组。 4)Ansoft模型名不能含有非法字符（如空格） 5)建议：在与Simplore联合仿真之前，最好保证Ansoft模型可以单独进行 运算（即可以Solve without external windings） 4.Ansoft和Simplore联合仿真时，Ansoft软件内部设定的开始和停止时间会发 生变化（即由Simplore控制） 5.Ansoft的仿真停止时间必须大于或等于Simplore的仿真停止时间。 6.Ansoft和Simplore联合仿真，Ansoft模型必须含有：几何图形，运动的Band （moving band），材料，边界条件，external 类型的绕组，剖分。
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析 本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。 1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置 1.1.1Maxwell端的设置 在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置： 第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。 图1.1 查找过程示意图
图1.2 设计设置对话框 在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。至此，完成第一步操作。 第二步，2D模型的激励源设置。单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。 图1.3 A相激励源设置 在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。参数设置完成后，点击确定退出。 需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。 至此，Maxwell端的设置完毕。 1.1.2 Simplorer端的设置 Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
回旋加速器 在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为： -磁通密度?能量损耗 -磁场强度?磁漏 ?磁力及磁矩? S-参数 ?阻抗?品质因子Q ?电感?回波损耗 ?涡流?本征频率 存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场 1.2ANSYS 如何完成电磁场分析计算 ANSYSU Maxwell 方程组作为电磁场分析的出发点。有限元方法计算的未知 量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。根 ANSY 电磁场分析指南第一章 发表时间： 2007-9-20 作者 : 安世亚太 来源 : e-works 关键字 : ANSYS 电磁场分析 CAE 教程 第一章磁场分析概述 1.1 磁场分析对象 利用ANSYS/Ema 或ANSYS/Multiphysics 模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如： 电力发电机 磁带及磁盘驱动器 变压器 波导 螺线管传动器 谐振腔 电动机 连接器 磁成像系统 天线辐射 图像显示设备传感器 滤波器
据用户所选择的单元类型和单元选项的不同， ANSYS+算的自由度可以是标量磁 位、矢量磁位或边界通量。 1.3 静态、谐波、瞬态磁场分析 利用ANSY 测以完成下列磁场分析： ?2-D 静态磁场分析，分析直流电（DC ）或永磁体所产生的磁场，用矢量位方 程。参见本书“二维静态磁场分析” ?2-D 谐波磁场分析，分析低频交流电流（AC ）或交流电压所产生的磁场，用 矢量位方程。参见本书“二维谐波磁场分析” ?2 -D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包 含永磁体的效应，用矢量位方程。参见本书“二维瞬态磁场分析” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。 参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）” ?3-D 静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。 参见本书“三维静态磁场分析（棱边元方法）” ?3-D 谐波磁场分析，分析低频交流电所产生的磁场，用棱边单元法。建议 尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维谐波磁场分析（棱边元方法） ?3-D 瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，用 棱边单元法。建议尽量用这种方法求解谐波磁场分析。参见本书“三维瞬态磁场 分析（棱边元方法）” 3-D 静态磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 ?基于节点方法的3-D 谐波磁场分析，用矢量位方法。参见“基于节点方法 的 3-D 谐波磁场分析” 1.4 关于棱边单元、标量位、矢量位方法的比较 什么时候选择2-D 模型，什么时候选择3-D 模型？标量位方法和矢量位方 法有何不同？棱边元方法和基于节点的方法求解 3-D 问题又有什么区别？在下面 将进行详细比较。 1.4.12-D 分析和 3-D 分析比较 3-D 分析就是用 3-D 模型模拟被分析的结构。现实生活中大多数结构需要 3- D 模型来进行模拟。然而3-D 模型对建模的复杂度和计算的时间都有较高要求。 所以，若 ?基于节点方法的 的 3-D 静态磁场分析” ?基于节点方法的 的 3-D 瞬态磁场分析” 3-D 瞬态磁场分析， 用矢量位方法。参见“基于节点方法
基于车路耦合系统下的沥青路面结构行为仿真分析 1 研究背景及意义 研究目的： 建立车路耦合系统力学分析模型，从车路整体系统来研究沥青路面结构在行车荷载作用下 的力学行为响应，为路面结构各设计参数优化设计和路面材料设计提供理论指导。 基本概念解释： 车路耦合系统动力学研究的基本思想是：将车辆系统和道路系统视为一个相互影响、相互作用、相互耦合的整体大系统，将轮胎与路面相互作用关系作为连接两个子系统的纽带， 综合考虑车辆在阻尼道路结构上的动态运行行为、车轮与路面的动态相互作用特性和车辆 对路面结构的动力作用规律，在此基础上，系统研究路面结构在运动荷载下的力学响应情况。 轮胎对路面的作用关系是车路耦合系统的核心问题！ 车辆系统和道路系统之间的动态反馈作用均由轮胎与路面作用关系的动态变化来实现，具体是通过轮胎与路面的振动变形进而引起轮胎与路面的接触变形及接触几何状态变化而 产生作用的。 两个关键问题： （1）建立初步的车路耦合系统力学分析模型【研究平台和基本工具】 （2）沥青路面结构行为仿真分析的研究思路【分析目的、分析参数、分析内容】 研究出发点： 1 由于车辆自身的振动作用以及路面平整度的不规则变化，当车辆行驶时，车轮实际上会以一定的频率和振幅在路面上振动，而这种振动与路面平整度及行车参数有一定关系，而且反过来又会影响对路面施加的作用力，从而在道路和车辆之间产生耦合作用，也就是说，在车辆行驶过程中，车辆外加荷载与路面结构参数之间是相互影响和相互作用的。 2 室内研究所采用的静力加载模式和简单的动力加载模式与车辆行驶过程中对路面结构 的实际作用力之间的差异非常大，由行车荷载动力特性所造成的路面疲劳开裂现象难以用 静力学模式和简单的动力学模式去描述，归根到底是因为对车辆动荷载的模拟明显不能考 虑路面特征（结构及材料参数、平整度等）对行车的影响 3 公路领域对车路耦合系统下路面结构动力学问题的分析研究较少，行业内很少从车路整体系统的角度来考虑路面各个设计参数（路面结构形式、路面材料特性、路面平整度等表 面性状等）对车辆行驶特性的影响，以及路面结构在随机变化的行车荷载作用下的力学响 应特征
军事上的模拟仿真技术 ● 李大光 2006年12月04日15:13 【字号 大 中 小】【留言】【论坛】【打印】【关闭】 自从我国东汉名将马援 积米为山筹划山地进攻，古 希腊数学家阿基米德在沙盘 上作几何图形推演城市防 御，人们开始用模拟分析的 方法寻找打开战争的“黑 箱”。从20世纪90年代初起， 美国率先大量将虚拟现实技 术用于军事领域。在1995 年10月为解决波黑冲突的 “代顿谈判”中，美国成功地运用计算机虚拟现实技术，让参加谈判的穆、克、塞三方领导人在计算机和大屏幕前，通过计算机虚拟演示，形象地显示了继续角逐的后果，迫使他们都不得不放弃了各自的方案，结果三方只好按照美国制定的方案达成协议。 部队训练仿真模拟 训练仿真模拟是一种物理模拟技术的应用，它主要是通过模拟实车、实兵或实战环境，来培养单兵或小范围作战编组的作战技能，如目前使用较多的驾驶模拟仿真系统、多用途复合激光作战仿真系统等。这些仿真系统的准确性和逼真性得到了很大的提高，图像的仿真程度也已经与实物、实景相差无几。特别是训练仿真系统具有在危险小、消耗低的条件下训练出较强作战技能的部队的特点，因此受到世界各国军队的极大重视。 通过在模拟实
验室里进行训练，可使部队不需进行实际操作就能理解现代战争的概念和流程，士兵在战前就可确切知道他要完成什么样的任务，从而提高了完成任务的能力和增强了完成任务的信心，而且，分散在各地的部队不需集中就能通过模拟器材一起训练。从排到营的机械化分队可演练协同作战，攻击机可演练从不同基地起飞执行同一任务，舰只可演练相互间的配合和策应，特种作战部队可反复演练预定作战任务中的每个细节。此外，仿真模拟演练可在一定程度上代替大规模实兵演习，节省大笔经费。 在部队训练方面，模拟仿真技术同样大有用武之地。目前，外军的“虚拟现实”训练技术已发展到相当水平。美国陆军到上世纪80年代末，训练士兵还是采用野战训练和模拟训练两种方法。野战训练的主要问题是燃料、弹药消耗大，场地、安全都有困难，组织大规模演习费时又费力；模拟训练，所用的模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题，美国国防部高级研究计划局l983年开始实施模拟器联网计划，把分散在各地的训练器用计算机联成网络，形成分布式交互仿真，实现异地联通与互操作。 美军已研制的虚拟现实模拟系统可以在视觉、听觉和触觉等方面逼真地显现未来战争可能出现的各种情况，可以使没有打过仗的指挥官身临其境般地体验战争，可以使驻扎在世界各地的部队通过互联网络同时演练同一想定，可以在同一模拟系统上演练在不同国家、不同地形、不同气候、不同作战对象的各种战争行动。如美海军陆战队的模拟网络可将分布在全球执行各种任务的陆战队特遣队司令部连接起来。一支远征部队陆战营可与4800公里之外的另一支远征部队的团级司令部进行诸军兵种联合演练。在美国肯塔基州克斯堡的乘车作战实验室里，坦克驾驶员不必离开房间，就可操纵“艾布拉姆斯”坦克模拟器穿森林，过雪地，开上一节列车。驾驶员甚至能感受到实战环境中的声音、气味和碰撞。使用这种模拟器，可使受训者在一小时内获得比6个月实车驾驶还要多的经验。据报道，美军在海湾战争前的临战作战训练中，美军飞机、坦克、装甲车辆均使用了模拟器材，只有一名飞行员在训练中打了实弹。以往坦克打一发实弹需要花费1800美元，而用模拟器材训练即可大大节约武器装备的磨损和弹药消耗，还可保证人身安全。
第十六章电路分析 16.1 什么是电路分析 电路分析可以计算源电压和源电流在电路中引起的电压和电流分布。分析方法由源的类型来决定： 源的类型分析方法 交流（AC）谐波分析 直流（DC）静态分析 随时间变化瞬态分析 要在电磁学分析中用有限元来模拟全部电势，就必须提供足够的灵活性来模拟载流电磁设备。ANSYS程序对于电路分析有如下性能： ·用经过改进的基于节点的分析方法来模拟电路分析 ·可以将电路与绕线圈和块状导体直接耦合 ·2-D和3-D模型都可以进行耦合分析 ·支持直流、交流和时间瞬态模拟 ANSYS程序中先进的电路耦合模拟功能精确地模拟多种电子设备，： ·螺线管线圈 ·变压器 ·交流机械 16.2 使用CIRCU124单元 ANSYS提供一种通用电路单元CIRCU124对线性电路进行模拟，该单元求解未知的节点电压（在有些情况下为电流）。电路由各种部件组成，如电阻、电感、互感、电容、独立电压源和电流源、受控电压源和电流源等，这些元件都可以用CIRCU124单元来模拟。 注：本章只描述CIRCU124单元的某些最重要的特性，对该单元的详细描述参见《ANSYS 单元手册》。 16.2.1 可用CIRCU124单元模拟的电路元件
对CIRCU124单元通过设置KEYOPT（1）来确定该单元模拟的电路元件，如下表所示。例如，把KEYOPT（1）设置为2，就可用CIRCU124来模拟电容。对所有的电路元件，正向电流都是从节点I流向节点J。 表1CIRCU124单元能模拟的电路元件 注意：全部的电路选项如上表和下图图1所示，ANSYS的电路建模程序自动生成下列实常数：R15（图形偏置，GOFFST）和R16（单元识别号，ID）。本章下一节将详细讨论电路建模程序。 下图显示了利用不同的KEYOPT（1）设置建立的不同电路元件，那些靠近元件标志的节点是“浮动”节点（即它们并不直接连接到电路中）。 16.2.2 CIRCU124单元的载荷类型 对于独立电流源和独立电压源可用CIRCU124单元KEYOPT（2）选项来设置激励形式，可以定义电流或电压的正弦、脉冲、指数或分段线性激励。详细的载荷函数图和相应的实常数请参见《ANSYS单元手册》。 16.2.3 将FEA（有限元）区耦合到电路区 可将电路分析的三种元件耦合到FEA区，图2所示的这三种元件直接连接到有限元模型的导体上（耦合是在矩阵中进行耦合的，因此只能为线性的）：
相信大家在联合仿真ADAMS和SIMULINK时都会遇到很多的问题：ADAMS/contro中的例子ball_beam通过联合仿真，更容易理解adams和simulink的联合仿真精髓。小球在一脉冲力的作用下沿着横梁滚动，此时梁的两端受力不平衡，梁的一段倾斜，为了使得小球不掉下横梁，在横梁上施加一个绕Z轴的力矩，横梁达到一定的角度之后逆向转动，然后小球就在这个作用力矩的控制下来回滚动而不掉下横梁！其中控制力矩在整个过程中是个动态变化的，力矩Torque_In是通过位移Position 和横梁转角Beam_Angle确定，这个是在simulink中通过框图完成的。 首先我申明一下我用的是adams2003和matlab6.5 以下我说明一下我的操作步骤： 1、把control中的ball_beam文件copy到另外一个文件夹下，同时设置adams和matlab的默认路径即为ball_beam文件夹，这样可以省略很多不必要的麻烦！ 2、用aview打开ball_beam.cmd文件，先试试仿真一下，可以看到小球会在脉冲的作用下滚动，仿真时间最好大于8s 3、载入control模块，点击tools|plugin manager在control框选定。 4、点击control|plant export在file prefix下输入你的文件名，这个可以随便的，我输入的是myball，在plant input点击右键点
击guess选定tmp_MDI_PINPUT，在tmp_MDI_PINPUT中就是输入力矩Torque_In，只有一个输入参数；同样在plant output 中点击右键guess选定tmp_MDI_POUTPUT，这是模型的输出变量横梁转角Beam_Angle和小球与横梁中心轴的距离position。control package选择matlab，type是non_linear,初始化分析选择no，然后按ok！此时m文件已经生成了！ 5、打开matalb，设置你的工作路径在ball_beam文件夹上，键入myball，马上有 %%% INFO : ADAMS plant actuators names : 1 Torque_In %%% INFO : ADAMS plant sensors names : 1 Beam_Angle 2 Position 出现 6、再键入adams_sys,弹出一个控制框图，这时可以新建一个mdl文件，将adams_sub拖入你新建的mdl框图中，其实再这里有一个偷懒的办法，就是在matlab中打开ball_beam.mdl文件，然后把他的那个adams_sub用你的刚产生的这个代替，然后另存为my_ball.mdl!
HeatExchanger 这里用一个简单的实例介绍CAXA CAE流体模块的使用。这里需使用CAXA 3D实体设计 2016和CAXA CAE 2016版。这里将模拟在热交换器中、用水冷却热气的问题。模型由热交换器、空气和水构成，几何外形如下： 热交换器用流动的30度的水将流动的300度的热空气冷却，最终稳态温度分布为： 这是热、流体物理性耦合分析，模拟设置的具体过程如下： 1.建立FEA分析。 用CAXA 3D实体设计打开HeatExchanger.ics模型。如果模型是直接在CAXA中绘制的，则应在建立分析前保存模型，以便让程序了解以后生成的FEA文件的保存路径。否则会造成程序报错而无法继续分析。建立分析的方法使用以下多物理性FEA主工具条： 工具条由左向右数第三个按钮为“添加FEA”按钮，点击后将弹出“选择分析类型”对话框。使用默认的“静态/稳态”和“3D”，单击“确定”： 各分析类型的简单介绍如下： ?静态/稳态：边界条件和结果是不随时间变化的。也可使用多步命令看到系统达到稳态的过程。 ?动态/瞬态：边界条件和结果的大小可随时间的变化而变化。 ?模态/振动模式：用于计算谐波共振模型的振型和频率。 ?不稳定屈曲：计算有负荷的失稳屈曲模型，获得结构特征值。 ?频域：分析施加了特定频率范围内载荷或约束的模型，来确定是否发生动态载荷放大效应 2.Multiphysics FEA 树图。 “选择分析类型”对话框关闭后弹出“Multiphysics FEA ”选项卡。它的上半部分为“Multiphysics FEA 树图”： 所有的模拟分析都可以从树图中依次选择各叶，并完成填写各叶对应的页面进行设置。单击各叶，对应的页面会显示在“Multiphysics FEA ”选项卡的下半部。有的叶前面会有双问号（??），这表示该叶对应的页面还未进行查看和设置。若在分析设置中碰到问题，可按“F1”键，程序自动弹出与当前设置内容相关的帮助文档。开始时，“Multiphysics FEA 树图”下方自动显示“分析”页面。 3.分析页面设置。 物理性部分用于设置分析涉及的物理性。这里我们将勾选“热”和“流体”，表示将进行热、流体耦合分析。 勾选“多步”，表示将进行分步分析。多步功能多用于进行非线性分析，在这里使用可以查看模拟逐渐达到稳态的过程。勾选多步后出现非线性伪时间部分。在非线性伪时间处的增量改为“0.5”，其它保持不变。这样的设置表示分析自0时开始，至1时结束，分析共计2步，每步0.5时。设置好后，页面如下： 4.模型、材料页面设置。 单击“模型”叶后会在“Multiphysics FEA 树图”下方显示模型页面： 模型页面可用于添加/删除材料叶，设置分析的单位系统、设置分析范围、设置实体网格类型等。 ?单击“添加新材料”可以在模型叶下增添材料叶。模拟中涉及材料数应等于材料叶个数。在材料页面中可设置使用这种材料的实体，设置后将在材料叶下方增添实体 叶，实体叶的实体使用上级材料叶对应的材料。“移除未用材料”用于删除多余的 材料叶。 ?单位系统部分可以设置所用单位系统，包括MKS、CGS和mMKS等。
ANSYS非线形分析指南基本过程 第四章耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页
第29卷第6期指挥控制与仿真V ol.29 No.6 2007年12月 Command Control & Simulation Dec.2007 文章编号：1673-3819(2007)06-0086-04 多分辨率建模在联合作战仿真中的应用研究 郭强1，2，毕义明1 （1．第二炮兵工程学院，陕西西安 710025；2．军事科学院，北京 100091）摘要：针对目前联合作战建模与仿真中存在的困难和问题，运用多分辨率建模（MRM）方法对其进行了探索研究。对联合作战的作战要素、仿真映射结构进行了分析，探讨了多分辨率建模的主要方法，提出了联合作战仿真的体系结构，并设计了基于多分辨率建模的联合作战仿真模型框架。 关键词：多分辨率建模；仿真；联合作战 中图分类号：TP391.9；E837 文献标识码：A Study on Application of Multi-Resolution Modeling in Joint Operations Simulation GUO Qiang1, 2, BI Yi-ming1 (1.The Second Artillery Engineering College,Xi’an 710025,China; 2.Academy of Military Sciences,Beijing 100091,China) Abstract: The multi-resolution modeling (MRM) is used to study the problems in the modeling and simulation of joint operations. The factors of joint operations and the simulation mapping architecture are analyzed. The main method of MRM is discussed. The architecture of joint operations simulation is given. At last, the modeling framework of joint operations simulations based on the MRM is designed. Key words: multi-resolution modeling; simulation; joint operations 随着科学技术的不断发展，特别是信息技术在军事领域的深入应用，军队的作战思想、作战样式也在发生革命性的变革。联合作战已成为信息化战争的主要作战形式。与此相适应，对联合作战进行科学、合理的概念分析，通过仿真建模，构建能够用于作战分析和研究的联合作战仿真模型体系，不仅能极大地促进我军在信息化条件下的训练和作战水平，而且对于研究联合作战理论，创新联合作战战法，进行联合作战体系建设，都具有十分重要的意义。 1 联合作战仿真分析 未来的联合作战和一体化作战不再是单个平台对单个平台、单个系统对单个系统的对抗，而是不同性质、不同种类作战实体共同演化形成的体系对抗行为。因此，以体系对抗为特征的联合作战建模与仿真与传统的作战模拟无论在描述领域、建模方法，还是在建模重点、评价指标上都有很大的差别，需要我们去深入加以研究。 1.1 作战要素分析 作为信息化战争的基本作战形式，联合作战的作战要素与传统作战相比，在组成和结构上都有着显著的不同。考虑我军现有武装力量的构成以及未来的发展建设，联合作战将以陆、海、空军和第二炮兵现役部队为主要作战力量基础，以空间作战部队、武装警察部队、预备役部队和地方民兵为辅助作战力量。这些作战力量通过信息网络融为一体，构成一个无缝链 收稿日期：2007-06-05 修回日期：2007-07-04 作者简介：郭 强（1975-），男，河南洛阳人，博士研究生，研究方向为国防系统分析、导弹火力运用。 毕义明（1963-），男，教授，博士生导师。接的作战体系，在战场的全维空间进行整体联动，发挥体系的整体威力。在这当中，信息网络成为一个极为重要的要素。一方面，它将各个军兵种部队，各个战场空间、各种作战行动链接起来构成全方位的“一体化”；另一方面，它又将机动、打击、防护、指挥控制、情报信息等其他作战要素综合集成在一起，形成整体作战效能。 需要注意的是，通过信息网络对联合作战各要素进行综合集成并不是简单的相加，而是一种经过融合、优化的综合集成。作战体系中的各个要素根据作战目的，针对作战样式，结合作战环境，通过资源优选和优化配置而得到一个合理的分配。这种优化集成是动态的，能够根据政治、经济、外交形势以及战争进程主动协调陆、海、空、天、电各个战场，调整机动、打击、防护、情报、指挥、保障等作战要素，形成一个高效、协调的整体作战体系，实现联合作战效能的最大化。 1.2 仿真映射结构 一般来说，对于战争系统，需要在三个领域内对其进行考察，即物理域、信息域和认知域。物理域是军队企图影响的态势所存在的领域，包括人员、装备、战场环境等，是物理平台以及联结这些物理平台的通信网络所在的领域。更直观的说，就是现实世界所在的领域。信息域是信息生成、采集、处理、传输以及共享的领域，它实现了战争中间信息的交流，反映了信息化战争的本质特点。认知域是感觉、感知、理解、信念以及价值观存在的领域，它存在于人的意识之中，是通过推理、判断做出决策的领域。由于它是一个无形的领域，因此对其进行量化度量是非常困难的。 对于仿真建模，我们需要将物理域、信息域和认
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Co-simulation with Maxwell Technical Background The co-simulation is the most accurate way of coupling the drive and the motor model. The advantage of this method is the high accuraty, having the real inverter currents as source in Maxwell and the back emf of the motor on the inverter currents as source in Maxwell, and the back-emf of the motor on the inverter side. The transient-transient link enables the use to pass data between Simplorer and Maxwell during the simulation: Maxwell2D and Maxwell3D can be used Simplorer and Maxwell will run altogether Simplorer is the Master, Maxwell is the slave At a given time step, the Winding currents and the Rotor angle are passed from Simplorer to Maxwell, the Back EMF and the Torque are passed from Maxwell to Simplorer The complexity of the drive system and of the mechanical system is not The complexity of the drive system and of the mechanical system is not limited Insights on the coupling Method The Simplorer time steps and the Maxwell time steps don’t have to be the same. Usually, Simplorer requires much more time steps than Maxwell. Assume the current simulation time is t Simplorer, based on the previous time steps, gives a forward meeting time t1to Maxwell where both simulators will exchange data. Between t0and t1, both code run by themselves. At t 1, both codes exchange data. If during the t0-t1period, some event appears on Simplorer side (state graph transition, large change of the pp p(g p,g g dynamic of the circuit), Simplorer will roll back to t0and set a new forward meeting time t1’, t1’< t1.
ANSYS热分析指南 第一章简介 1.1热分析的目的 热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，我们一般关心的参数有： 温度的分布 热量的增加或损失 热梯度 热流密度 热分析在许多工程应用中扮演着重要角色，如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等等。通常在完成热分析后将进行结构应力分析，计算由于热膨胀或收缩而引起的热应力。 1.2ANSYS中的热分析 ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Professional、 ANSYS/FLOTRAN四种产品中支持热分析功能。ANSYS热分析基于由能量守恒原理导出的热平衡方程，有关细节，请参阅《ANSYS Theory Reference》。ANSYS使用有限元法计算各节点的温度，并由其导出其它热物理参数。 ANSYS可以处理所有的三种主要热传递方式：热传导、热对流及热辐射。1.2.1对流 热对流在ANSYS中作为一种面载荷，施加于实体或壳单元的表面。首先需要输入对流换热系数和环境流体温度，ANSYS将计算出通过表面的热流量。如果对流换热系数依赖于温度，可以定义温度表，以及在每一个温度点处的对流换热系数。 1.2.2辐射 ANSYS提供了四种方法来解决非线性的辐射问题： 辐射杆单元（LINK31） 使用含热辐射选项的表面效应单元（SURF151-2D,或SURF152-3D）
在AUX12中，生成辐射矩阵，作为超单元参与热分析 使用Radiosity求解器方法 有关辐射的详细描述请阅读本指南第四章。 1.2.3特殊的问题 除了前面提到的三种热传递方式外，ANSYS热分析还可以解决一些诸如：相变（熔融与凝固）、内部热生成（如焦耳热）等的特殊问题。例如，可使用热质点单元MASS71模拟随温度变化的内部热生成。 1.3热分析的类型 ANSYS支持两种类型的热分析： 1．稳态热分析确定在稳态的条件下的温度分布及其他热特性，稳态条件指热量随时间的变化可以忽略。 2．瞬态热分析则计算在随时间变化的条件下，温度的分布和热特性。 1.4耦合场分析 ANSYS中可与热分析进行耦合的方式有热—结构、热－电磁等。耦合场分析可以使用ANSYS中的矩阵耦合单元，或者在独立的物理环境中使用序惯荷载耦合。有关耦合场分析的详细描述，请参阅《ANSYS Coupled-Field Analysis Guide》。 1.5关于菜单路径和命令语法 在本指南中，您将会看到相关的ANSYS命令及其等效的菜单路径。这些参考的命令仅仅包括命令名，因为并不总是需要指定所有的参数，而且不同的参数组合会有不同的作用。有关ANSYS命令的更多的叙述，请参考《ANSYS Commands Reference》。 菜单路径将近可能完整得列出。对于多数情况，选择菜单就能够完成所需要的功能；但还有一些情况，选择文中所示菜单后会弹出一个菜单或是对话框，由此定义其他的选项来执行一些特定的任务。 第二章基础知识 2.1符号与单位
军事仿真 虚拟现实系统制作方案（保密、仅供客户参阅禁止外传）
一．项目概述 军事虚拟仿真是从武器装备仿真发展起来的一个研究领域，泛指与军事有关的所有仿真技术、仿真系统或仿真方法。由于它来源于系统仿真领域，所以它只能是系统仿真中的一个应用领域，与工业仿真、能源仿真等相对应。军事仿真可以说是工业界的一个概念，更多地从技术角度强调武器装备的仿真与应用，但近年来也逐步增加了作战仿真的内容。而战争模拟则是军方的概念，更多地从战争、作战的角度进行研究，尽管两者研究的方法和范围有很多相近之处。 国外军事仿真以美国最为先进,回顾近二十几年来美国军事仿真大事记, 从其国会立法中明白了美国为什么把仿真放在战略位置而倍加重视。根本原因就在于仿真的经济有效性和能够带给高技术工作机会。军费开支总是有限的,基于仿真的采办就能更快、更好、更省地实现武器系统采办。联想到我国军事仿真的发展情况,形势喜人,但要再接再厉,抓住现代军事仿真的主题,发展我国军事仿真技术,让我国军事仿真在科学发展观指导下持续发展,在数字化、科学化、智能化、虚拟化、网络化、集成化和协同化的方向上大踏步地前进! 虚拟现实技术是近年来计算机领域研究的一个热点，因此世界各先进国家纷纷投入巨资对其基础技术与应用技术加以研究。而目前铁路系统正在进行的传统模式向高新技术的更新过程，其特点就是高速、高效和安全，显然虚拟现实技术是可以加以利用的技术之一。本文就虚拟现实技术的若干同题作一些基本的探讨。虚拟现实(Virtual Reality)是建立在自动控制技术、计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术、传感器技术及人工智能技术基础之上，本质上是一种在系统仿真技术的基础之上发展起来的高级接口技术，但是它与仿
联合建模与仿真系统概述 棣华编译 摘要：本文介绍美国“联合建模与仿真系统（JMASS）”项目研究室的联合建模与仿真系统。该项目是一个仿真支持环境，它包含一个定义严格、文件齐全的接口标准集，模型可按此标准集建立。JMASS提供的软件工具可帮助用户建立真实环境系统表示、组配模型块、将模型块组装成仿真系统、运行这些仿真系统、并且处理其结果。JMASS是美国三军使用的产品，有近300在册用户，其参与者有美国陆军、海军、空军、国防部、国防情报局和工业部门。系统采用普遍应用的面向对象技术，在WindowsNT，SunSolaris和SGIIRIX计算环境下运行一套单独的源代码。JMASS目前以其标准的交战级和工程级仿真框架适用于采购、测试、评估及科研技术情报各界。它为美国“基于仿真的采购”（SBA）政策提供了技术方面的关键要素。JMASS遵从“高层体系结构”（HLA）的要求，以HLA提供的通用技术框架来保证各不同仿真部件的互操作性。本文概述JMASS的概念、操作和实用性。 关键词：联合建模仿真建模 1 JMASS背景 美国早期没有正规化的建模和仿真，但在第二次世界大战期间，“运筹学”的发展以纯数学模型开始填补这一空白。六十年代，由于通用计算机的广泛使用，大量的“多对多”交战模型被用来描述各种敌友实体间的事件交互，诸如模拟飞机和地对空导弹（SAM）发射场。七十年代，建模和仿真的独立应用激增，有了更详细的设计和交战模型，假定和限制性条件各不相同，其结果也大相径庭。美国仿真界经历了SAM仿真模型的开发，例如“加强型SAM模型”（ESAMS）。对敌方指挥控制和建模的研究导致产生了SUPPRESSOR。八十年代出现模型分级体系，为仿真结果的逻辑一致性提供了一整套工具，由此，一种模型的输出可以成为另一模型的输入。由于模型开发费用巨大，因此模型可重用性成为研究热点。基于对象技术的综合建模系统被提出来作为一种技术解决方案，以减轻模型开发和产权的费用负担。进入九十年代，JMASS成为这一领域联合开发的先驱，随后出现了“联合仿真系统”（JSIMS）和“联合作战仿真”（JWARS）。 JMASS的最初设计用于支持武器系统开发和采购所需的高逼真度交战级分析。自九十年代早期，JMASS从一个“唯UNIX”的系统发展成为一个紧凑高效的系统，所要求的硬盘空间不超过100Mbytes。初始运行能力计划在2001年早期完成，全面运行能力计划在2004年完成。到JMASS全部完成时，它将成为一个完整的仿真系统，包含一套定义良好的标准和规范、有效的仿真引擎、有助于分析人员和模型开发人员工作的各种工具和经过确认的威胁模型的基础结构。一套
ANSYS非线形分析指南基本过程 耦合场分析 耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科（物理场）的交叉作用和相互影响（耦合）。例如压电分析考虑了结构和电场的相互作用：它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然。其他的耦合场分析还有热-应力耦合分析，热-电耦合分析，流体-结构耦合分析，磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。 耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是，耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法：序贯耦合方法和直接耦合方法。 序贯耦合解法 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析。它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的。例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为“体力”载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。 直接耦合解法 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下，耦合是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的。例如利用单元SOLID5，PLANE13，或SOLID98可直接进行压电分析。 何时运用直接耦合解法或序贯耦合解法 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如，对于序贯热-应力耦合分析，可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析。而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析。这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行直到结果收敛到所需要的精度。 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子包括压电分析，伴随流体流动的热传导问题，以及电路-电磁场耦合分析。求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用。 第1页