專利名稱：基于modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，特別涉及一種基于modelica語言的混凝土泵車的計算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
目前普遍使用的仿真技術(shù)是面向過程的程序設(shè)計方法。在過程式的程序設(shè)計中， 函數(shù)或子程序與數(shù)據(jù)是分別獨立存在的，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的正確結(jié)合必須由用戶自行保證。這樣，用戶不僅必須讀懂全部程序，還必須仔細(xì)領(lǐng)會原編程人員的數(shù)據(jù)傳遞方法和技巧。否則，用戶自定義模塊雖然沒有任何語法錯誤，卻會因打亂了原來的數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制而造成錯誤。此外還要求程序設(shè)計人員要對混凝土泵車的知識要非常了解，這就增加了成本和程序設(shè)計的難度。另外在實際施工的過程中，還要考慮混凝土泵車是否滿足操作穩(wěn)定性要求和泵車的泵送能力能否達(dá)到工程要求的問題?；炷帘密囋谠O(shè)計時，能保證混凝土泵車支腿系統(tǒng)在完全伸展時能夠滿足混凝土泵車的操作穩(wěn)定性要求。但是在實際施工時，常常受到施工場地的限制，使得混凝土泵車支腿無法完全伸展開來，在這種情況下，混凝土泵車是否滿足操作穩(wěn)定性通常是非常難以確定的。計算機(jī)仿真可以以較少的成本在有限的施工場地中提出合適的支腿展開的方案。由于混凝土泵車是一種非常復(fù)雜的工程機(jī)械，它涉及了機(jī)械、液壓、控制等不同領(lǐng)域的知識， 要得到盡可能正確的結(jié)果，就要求我們盡可能的建立完整的混凝土泵車的模型。
針對混凝土泵車操作穩(wěn)定性的問題，目前，姜玉杰、李景春等人在《支腿結(jié)構(gòu)設(shè)計對混凝土泵車穩(wěn)定性的影響》一文中采用幾何推導(dǎo)的方法求出混凝土泵車在最危險的工作位置的支腿反力計算公式，用來確定混凝土泵車的穩(wěn)定性是否滿足。但是這種計算方式只是采用了靜力計算并沒有考慮到動力的影響。鄺皓在《混凝土泵車穩(wěn)定性研究》一文中采用繪圖法和有限元法對混凝土泵車支腿系統(tǒng)進(jìn)行了仿真運算。這種方法雖然能夠?qū)炷帘密嚨牟僮鞣€(wěn)定性問題的解決提出一種簡便的方法，但是它依然沒有考慮到動力學(xué)的影響，并且在現(xiàn)實的施工現(xiàn)場必須有專業(yè)的工程人員進(jìn)行現(xiàn)場作圖，而一般的混凝土泵車操作人員并不具備這種專業(yè)知識，這就會對混凝土泵車的施工帶來種種不便?；炷帘密嚨谋盟湍芰σ彩侨藗兎浅ｊP(guān)心的泵車的性能之一。在現(xiàn)實的施工過程中，面對一定的混凝土泵送任務(wù)所選擇的泵車是否具有相應(yīng)的泵送能力也是很難確定的。 在施工過程中，一般是工程人員按照自己的經(jīng)驗來選擇，但是基于經(jīng)驗的選擇又給施工帶來一定的不確定性因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，該方法能夠?qū)炷帘密嚨牟僮鞣€(wěn)定特性和泵送性能進(jìn)行仿真驗證和優(yōu)化設(shè)計的過程中大大簡化用戶工作量，降低模型使用難度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，用于對混凝土泵車泵送性能及操作穩(wěn)定性進(jìn)行仿真和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，首先，對混凝土泵車按照模塊化、層次化分解為泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)均包括有基本元件庫和特殊/關(guān)鍵元件庫；其次，對所述元件庫的元件或功能進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并封裝，得到元件模型庫，然后，根據(jù)混凝土泵車的真實零部件，由元件模型庫通過集成和擴(kuò)展，并采用封裝的方式得到具有特定接口、 能夠傳遞數(shù)據(jù)、并且能依據(jù)混凝土泵車的真實零部件完成一定功能的部件模型庫，所述基本元件模型庫、特殊/關(guān)鍵元件模型庫以及部件模型庫形成混凝土泵車泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，所述兩個子系統(tǒng)通過耦合接口傳遞數(shù)據(jù)，形成混凝土泵車整體系統(tǒng)模型，根據(jù)泵車的實際型號和參數(shù)，在一定的操作平臺上，通過改變性能參數(shù)對泵車泵送性能以及操作穩(wěn)定性進(jìn)行仿真驗證和優(yōu)化設(shè)計。所述模塊化分解是指具有物理上的相對獨立性，能夠完成單獨的物理功能，同時具有數(shù)學(xué)上的獨立性，使描述該物理部件特性的全部方程和計算都包含在模塊程序內(nèi)部的分解方法。所述層次化分解是指從系統(tǒng)的最底層開始建立元件級模型庫，然后根據(jù)模型要求將底層模型庫組合成高一級部件模型庫。所述基本元件庫包括所在庫所涉及的不同學(xué)科領(lǐng)域的基本定理和基本原理的數(shù)學(xué)建模以及相同學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)不同元部件接口和不同學(xué)科領(lǐng)域之間耦合接口。
所述特殊/關(guān)鍵元件模型庫是指對混凝土泵送性能和操作穩(wěn)定性性能所涉及到的關(guān)鍵元件進(jìn)行的數(shù)學(xué)建模。所述部件模型庫是由元件模型庫采用封裝方式得到的一個黑盒子，該黑盒子具有特定的接口，能夠傳遞數(shù)據(jù)，并且能依據(jù)混凝土泵車的真實零部件完成一定的功能。所述的部件模型庫，其基本組成分為以下幾個部分(1)、接口，它不完成任何功能，在模型中起傳遞參數(shù)的作用，同時也起到鏈接不同領(lǐng)域模型的作用；(2)、模型，模型中的任何元、部件都是以它為結(jié)構(gòu)實現(xiàn)建模的，它相當(dāng)于類，其數(shù)據(jù)的聲明訪問等操作和一般的類的規(guī)則完全相同，模型有部分模型和整體模型之分，整體模型可以繼承部分模型中的變量和函數(shù)，提高了建模效率；(3)、算法，它用來定義實現(xiàn)某種復(fù)雜或經(jīng)常被調(diào)用的算法功能，在建模過程中可以方便的調(diào)用它；(4)、包，在建模過程中它可以起到建立模型結(jié)構(gòu)的作用，將某些功能相似的模型放在子包裹里，而子包裹又可以放在它所屬的父包裹里， 這樣建立其模型的樹形結(jié)構(gòu)，從上而下對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解，從下而上通過包裹建立模型的樹形結(jié)構(gòu)，避免了很多重復(fù)的建模過程，提高了建模效率。所述的部件模型庫，包括有機(jī)械庫、控制庫、液壓庫、控制信號庫。所述操作平臺是Mworks，在該操作平臺上，以封裝的模型圖標(biāo)代替泵車的實際零部件，以圖形化方式瀏覽部件模型，通過拖曳和搭積木的方式構(gòu)建泵車模型，對泵車操作穩(wěn)定性和泵送性能仿真驗證，仿真過程中得到任意庫中任意元部件所涉及的所有參數(shù)的時域曲線。本發(fā)明技術(shù)方案，基于一種多領(lǐng)域建模語言Modelica，在蘇州同源軟控有限公司自主研發(fā)的建模平臺Mworks上結(jié)合模塊化建模理論建立一個混凝土泵車操作穩(wěn)定性的子系統(tǒng)和一個模擬混凝土泵車泵送能力的子系統(tǒng)。包括以混凝土泵車所涉及到的機(jī)械、液壓、控制、流體等元、部件專業(yè)庫。本發(fā)明適用的仿真平臺必須支持Modelica語言規(guī)范，瑞典達(dá)索公司的Dymola和蘇州同源軟控有限公司自主開發(fā)的Mworks都能很好的進(jìn)行仿真。本發(fā)明的所有專業(yè)庫都采用開放的形式，用戶可以根據(jù)自己的需要隨時在適當(dāng)?shù)姆抡嫫脚_中對所建立的庫進(jìn)行擴(kuò)展。本發(fā)明采用面向?qū)ο蟮亩囝I(lǐng)域建模語言Modelica來建立泵車的各個模塊，然后以搭積木的方式對混凝土泵車進(jìn)行整體建模。在以“搭積木”方式建立的混凝土泵車的模型中，對于任意選定的混凝土泵車部件，可以繪出任意參數(shù)的時域變化曲線，將一個部件的輸出連接到下一個部件的輸入。輸出/輸入連接點稱為節(jié)點。這些節(jié)點并非必須聯(lián)結(jié)實際相連的部件。根據(jù)輸入完成每個部件的計算時，把全部參數(shù)和該部件的其他特性全部傳遞給下一個節(jié)點。一般的性能仿真軟件，或者假定部件特性已知，或者給出部件特性模塊的接口形式，由用戶自行完成。在本文所建立的面向?qū)ο蟮某绦蛑校考匦宰舆^程只存在于部件對象內(nèi)部，只有通過類定義中的指定途徑才可訪問的，該子過程所允許訪問和修改的外部變量也已在部件類定義中做了足夠的限制，使得語法正確的子過程不會干擾主程序正常的數(shù)據(jù)交換。同時Modelica語言的非因果關(guān)系令仿真過程中的數(shù)據(jù)流不僅是單向的，也可以是雙向的，從而使得下游部件性能對上游部件的影響成為可能，保證了部件之間的匹配。 這樣就大大簡化了用戶工作量，降低了模型使用難度?；炷帘密囁婕暗母鱾€專業(yè)庫又分別包括各自專業(yè)庫系統(tǒng)的基本元件庫和專業(yè)部件庫?；驹彀ǚ从乘鶎賹I(yè)庫系統(tǒng)中所涉及的基本原理、基本公式等知識的元件級子庫。專業(yè)部件庫是由各個元件通過所屬專業(yè)庫中的標(biāo)準(zhǔn)接口相互連接，組成能夠?qū)崿F(xiàn)一定的功能，反映現(xiàn)實混凝土泵車中的基本零部件功能的部件組成。各個不同的專業(yè)庫之間必須通過一定的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的交換。本發(fā)明根據(jù)Modelica語言的特點，依據(jù)各個庫之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?、原理，?gòu)建實現(xiàn)各個不同庫之間進(jìn)行交互和耦合的接口。各個不同的專業(yè)庫通過不同的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和交互。本發(fā)明依據(jù)模塊化建模的基本思想，對混凝土泵車進(jìn)行的系統(tǒng)級的分解。模塊化建模方法是以系統(tǒng)論為基礎(chǔ)，處理復(fù)雜系統(tǒng)建模的一種方法。根據(jù)系統(tǒng)論，系統(tǒng)的行為決定于各個子系統(tǒng)的個體行為以及它們之間的相互作用。因此，系統(tǒng)建模可以分為兩步第一步是分別建立各個子系統(tǒng)(或部件)的模型，稱為模塊模型；第二步是組合各個模塊，形成系統(tǒng)模型。為了避免每次從頭建立模型，應(yīng)將模塊存放在庫中，實現(xiàn)模塊的重復(fù)利用。為了保證模塊庫中的模塊的“可組合性”，需要在建立模塊時就充分考慮復(fù)雜系統(tǒng)中子系統(tǒng)(或部件)之間相互作用的表達(dá)方式。因此建模之前的系統(tǒng)分解就顯得至關(guān)重要。本發(fā)明包括兩個子系統(tǒng)混凝土泵車操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)和混凝土泵車泵送能力子系統(tǒng)。在這兩個子系統(tǒng)中有混凝土泵車操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)和泵送性能子系統(tǒng)從頂層到底層的模型，混凝土操作人員可以經(jīng)過簡單的拖拽式建模來根據(jù)混凝土泵車的型號搭建一個臨時的混凝土泵車的操作穩(wěn)定性驗證的模型和相應(yīng)的混凝土泵車的泵送體統(tǒng)模型，經(jīng)過簡單的仿真計算，就能得出四個支腿的支反力曲線、支腿液壓系統(tǒng)放入液壓參數(shù)曲線，不僅能解決混凝土泵車操作穩(wěn)定性的問題，而且能為液壓系統(tǒng)的設(shè)計提供技術(shù)支持；此外也能得到混凝土泵送管道的出口壓力，為泵車的泵送性能提供參考。專業(yè)庫中的每個元、部件都有層次化、可重用等特點。


圖1是本發(fā)明設(shè)計方法的結(jié)構(gòu)框圖2 (1)是本發(fā)明設(shè)計方法的設(shè)計路線框圖一； 圖2 (2)是本發(fā)明設(shè)計方法的設(shè)計路線框圖二 ； 圖3是泵車系統(tǒng)的分解框圖； 圖4是泵送子系統(tǒng)的分解框圖； 圖5是操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)的分解框圖； 圖6是混凝土泵車建模流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明建立混凝土泵車的仿真系統(tǒng)，主要目的是描述混凝土泵車的操作穩(wěn)定特性和混凝土泵車的混凝土泵送性能。圖1所示是本發(fā)明設(shè)計方法的結(jié)構(gòu)框圖，由于本發(fā)明著重研究的是混凝土泵車的操作穩(wěn)定性和混凝土泵送性能，所以本發(fā)明主要包括兩個子系統(tǒng)，即混凝土泵車泵送子系統(tǒng)和混凝土泵車操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)。其中每個子系統(tǒng)都由三類庫組成，分別是基本元件庫、 特殊/關(guān)鍵元件庫和部件庫?；驹彀ㄋ趲焖婕暗牟煌瑢W(xué)科領(lǐng)域的基本定理和基本原理的數(shù)學(xué)建模以及相同學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)不同元、部件接口和不同學(xué)科領(lǐng)域之間耦合接口 ；特殊/關(guān)鍵元件庫是針對混凝土泵車的混凝土泵送性能和操作穩(wěn)定性性能所涉及到的關(guān)鍵零件進(jìn)行的數(shù)學(xué)建模，所得到的元件；而部件庫是針對混凝土泵車的真實零、部件，由元件級子庫采用封裝的方式得到一個黑盒子，這個黑盒子具有特定的接口，能夠傳遞數(shù)據(jù)， 并且能依據(jù)混凝土泵車的真實零部件完成一定的功能。兩個子系統(tǒng)建成之后，通過特定的耦合接口來傳遞相關(guān)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同子系統(tǒng)之間的耦合。用戶就可以自己根據(jù)施工中泵車的型號和參數(shù)，在Mworks的仿真平臺上經(jīng)過簡單的拖拽式建模，方便的搭建起一個虛擬的混凝土泵車的模型。經(jīng)過仿真就可以得到混凝土泵車四個支腿處的支腿在混凝土泵車臂架展開到預(yù)定位置或者混凝土泵車臂架在最危險位置旋轉(zhuǎn)一周的情況下反力時域曲線，從而方便的判定此種展開方案是否滿足操作穩(wěn)定性要求。另外，混凝土泵車的泵送子系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)得到混凝土泵車混凝土輸送最后一節(jié)布料管的出口壓力和出口速度，亦可以對混凝土泵車是否滿足泵送性能要求提供判定依據(jù)。此外，根據(jù)Modelica語言的面向?qū)ο蠼５奶攸c和建模過程，可以方便的更改各個部件的性能參數(shù)，通過仿真能得到參數(shù)改變對混凝土泵車總體性能的影響。這樣就可以進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化，為混凝土泵車的設(shè)計提供努力的方向。本發(fā)明設(shè)計中，首先對混凝土泵車按照模塊化、層次化進(jìn)行分解。然后，對特殊/ 關(guān)鍵元、部件或功能進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。在充分利用已有成果的基礎(chǔ)上，通過集成和擴(kuò)展，建立專門針對工程機(jī)械的專業(yè)模型庫。應(yīng)用上述開發(fā)的模型、模型庫和技術(shù)平臺，建立系統(tǒng)級或子系統(tǒng)級模型，進(jìn)行動態(tài)性能分析、整體參數(shù)匹配與優(yōu)化等工作。最終實現(xiàn)工程機(jī)械的整體性能分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。建模初期要對特定的工程機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行虛系統(tǒng)分析，我們采用TOP-DOWN的路線如圖2 (I)0將系統(tǒng)進(jìn)行層次化分解，從系統(tǒng)級模型到功能子系統(tǒng)級模型，再到功能元件級模型，實現(xiàn)模型細(xì)化及從特殊到一般，從專業(yè)化到通用化的過程。實現(xiàn)對系統(tǒng)的細(xì)化和對模型特點的抽象。使每一個模塊具有物理上的相對獨立性，即能完成單獨的物理功能；同時保證每個模塊具有數(shù)學(xué)上的獨立性，即描述該物理部件特性的全部方程和計算都包含在模塊程序內(nèi)部。之后的建模過程采用B0TT0M-UP的路線如圖2 (2)，從系統(tǒng)的最低層開始建立元件級模型庫，然后根據(jù)模型要求通過繼承等手段將元件級模型庫組合成高一級的部件庫， 以此重復(fù)，到子系統(tǒng)級模型庫，再到系統(tǒng)級模型庫，實現(xiàn)模型庫的層次化結(jié)構(gòu)和從一般到特殊，從通用化到專業(yè)化的過程。對混凝土泵車進(jìn)行合理的模塊化分解，應(yīng)使模塊具有以下特點1)模塊是組成系統(tǒng)模型的基本單元，它不能再劃小，系統(tǒng)動態(tài)模型程序是由這些基本的模塊子程序組成；2) 模塊劃分完全以獨立的物理設(shè)備或部件為基礎(chǔ)，它們具有清晰的物理邊界和足夠的物理獨立性；3)模塊具有高度的數(shù)學(xué)獨立性，它明確規(guī)定描述該部件特性的所有方程都包含在模塊內(nèi)部；4)模塊具有良好的兼容性，這是模塊化建模的關(guān)鍵。圖3所示是泵車系統(tǒng)的分解框圖，混凝土泵車是非常復(fù)雜的工程機(jī)械，根據(jù)面向?qū)ο蟮慕Ｋ悸?，按照各個子系統(tǒng)的功能，泵車系統(tǒng)包括混凝土泵送子系統(tǒng)，臂架子系統(tǒng)、 穩(wěn)定性子系統(tǒng)，即支腿子系統(tǒng)。它的每個子系統(tǒng)都涉及到了不同領(lǐng)域的學(xué)科，有不同領(lǐng)域的模型的耦合，如臂架子系統(tǒng)分為機(jī)械、液壓和控制，泵送子系統(tǒng)分為混凝土泵、輸送管道和混凝土，支腿子系統(tǒng)分為底盤、支腿、液壓和控制。臂架實現(xiàn)混凝土泵送管道伸展到預(yù)定位置的功能、支腿系統(tǒng)實現(xiàn)泵車操作穩(wěn)定性的驗證。因而，不同學(xué)科領(lǐng)域之間的耦合就顯得十分重要。本發(fā)明依據(jù)Modelica的語言特點，用接口實現(xiàn)各個不同學(xué)科領(lǐng)域的耦合。這些耦合方式都是在基本理論和公式的基礎(chǔ)之上，采用專業(yè)知識得到盡可能符合實際的數(shù)學(xué)模型。圖4、圖5所示為混凝土泵車泵送子系統(tǒng)和操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)的系統(tǒng)級分解圖。按照整體建模的技術(shù)路線在建模初期要將泵車進(jìn)行模塊化分解，在整體上對泵車系統(tǒng)進(jìn)行把握。建模的時候考慮到相互之間的關(guān)系。其中，圖4所示的混凝土泵車泵送子系統(tǒng)，包括混凝土泵；管道，分為斜管、彎管和錐管；介質(zhì)，分為水和混凝土 ；外部環(huán)境。圖5所示的操作穩(wěn)定性子系統(tǒng)，包括承載臂架的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺由液壓部分(包括液壓馬達(dá)、各種閥、泵)、機(jī)械部分和控制部分組成；承載轉(zhuǎn)臺和臂架的底盤；支腿擺臂，支腿擺臂由展開支腿的液壓部分(包括液壓馬達(dá)、各種閥、泵)和擺臂的機(jī)械部分組成；支撐底盤的支腿，支腿由液壓部分(包括液壓缸和各種閥、泵)、機(jī)械部分和液壓控制部分組成；承載整個系統(tǒng)的地面。圖6所示是本發(fā)明建立混凝土泵車模型的流程圖。首先，依照模塊化建模的原理及對象的實際物理過程，依據(jù)系統(tǒng)級一子系統(tǒng)級一元件級的順序，對發(fā)動機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解；根據(jù)子系統(tǒng)或元件的典型特征和相應(yīng)的物理定律，建立數(shù)學(xué)模型，使用Modelica 語言，在已有的模塊基礎(chǔ)上繼承或者編制新的程序或封裝接口，建立部件模型模塊，按照元、部件模型模塊庫一子系統(tǒng)模型模塊庫一系統(tǒng)模型模塊庫的順序，組建完整的模型模塊庫。模塊庫中的模型模塊可以根據(jù)需要進(jìn)行定制，而且在通常情況下只需要了解模塊的接口就可以使用模塊，不需要了解模塊的實現(xiàn)。接下來就是要利用已有的模塊，組建整個對象的模型，進(jìn)行仿真計算。根據(jù)所需要研究的發(fā)動機(jī)的不同，用戶或者可以直接使用已有的模塊模型，或者在繼承原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展。然后在這些模塊組合的基礎(chǔ)上，建立發(fā)動機(jī)的完整模型，并設(shè)定模型中各個部件的參數(shù)和參數(shù)的初始值，這樣最終就獲得了一個根據(jù)用戶需要建立的新的發(fā)動機(jī)完整仿真模型。
權(quán)利要求
1.一種基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，用于對混凝土泵車泵送性能及操作穩(wěn)定性進(jìn)行仿真和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，其特征在于，首先，對混凝土泵車按照模塊化、層次化分解為泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)均包括有基本元件庫和特殊/ 關(guān)鍵元件庫；其次，對所述元件庫的元件或功能進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并封裝，得到元件模型庫，然后，根據(jù)混凝土泵車的真實零部件，對元件模型庫通過集成和擴(kuò)展，并采用封裝的方式得到具有特定接口、能夠傳遞數(shù)據(jù)、并且能依據(jù)混凝土泵車的真實零部件完成一定功能的部件模型庫，所述基本元件模型庫、特殊/關(guān)鍵元件模型庫以及部件模型庫形成混凝土泵車泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，所述兩個子系統(tǒng)通過耦合接口傳遞數(shù)據(jù)，形成混凝土泵車整體系統(tǒng)模型，根據(jù)泵車的實際型號和參數(shù)，在一定的操作平臺上，通過改變性能參數(shù)對泵車泵送性能以及操作穩(wěn)定性進(jìn)行仿真驗證和優(yōu)化設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述模塊化分解是指具有物理上的相對獨立性，能夠完成單獨的物理功能，同時具有數(shù)學(xué)上的獨立性，使描述該物理部件特性的全部方程和計算都包含在模塊程序內(nèi)部的分解方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述層次化分解是指從系統(tǒng)的最底層開始建立元件級模型庫，然后根據(jù)模型要求將底層模型庫組合成高一級部件模型庫的分解方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述基本元件庫包括所在庫所涉及的不同學(xué)科領(lǐng)域的基本定理和基本原理的數(shù)學(xué)建模以及相同學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)不同元部件接口和不同學(xué)科領(lǐng)域之間耦合接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述特殊/關(guān)鍵元件模型庫是指對混凝土泵車泵送性能和操作穩(wěn)定性性能所涉及到的關(guān)鍵元件進(jìn)行的數(shù)學(xué)建模。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述部件模型庫是由元件模型庫采用封裝方式得到的一個黑盒子，該黑盒子具有特定的接口，能夠傳遞數(shù)據(jù)，并且能依據(jù)混凝土泵車的真實零部件完成一定的功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述的部件模型庫，其基本組成分為以下幾個部分(1)、接口 ；(2)、模型，有部分模型和整體模型之分，整體模型可以繼承部分模型中的變量和函數(shù)，提高建模效率；(3)、 算法，用來定義實現(xiàn)某種復(fù)雜或經(jīng)常被調(diào)用的算法功能，在建模過程中可以被方便的調(diào)用； (4)、包，包括某些功能相似的模型子包裹以及包含子包裹的父包裹，從上而下對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化分解，從下而上通過包建立模型的樹形結(jié)構(gòu)，避免重復(fù)建模過程，提高建模效率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述的部件模型庫，包括有機(jī)械庫、控制庫、液壓庫、控制信號庫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的基于Modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于，所述操作平臺是Mworks，在該操作平臺上，以封裝的模型圖標(biāo)代替泵車的實際零部件，以圖形化方式瀏覽部件模型，通過拖曳和搭積木的方式構(gòu)建泵車模型，對泵車操作穩(wěn)定性和泵送性能仿真驗證。
全文摘要
一種基于modelica語言的混凝土泵車仿真系統(tǒng)的設(shè)計方法，先將混凝土泵車分解為泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)均包括有基本元件庫和特殊/關(guān)鍵元件庫；對元件庫的元件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并封裝得到元件模型庫，由元件模型庫通過集成和擴(kuò)展，并封裝為完成一定功能的部件模型庫，基本元件模型庫、特殊/關(guān)鍵元件模型庫以及部件模型庫形成泵送子系統(tǒng)和穩(wěn)定性子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)通過耦合接口傳遞數(shù)據(jù)，形成泵車系統(tǒng)模型，在一定的操作平臺上，通過改變性能參數(shù)對泵車泵送性能以及操作穩(wěn)定性進(jìn)行仿真驗證和優(yōu)化設(shè)計，本發(fā)明具有模塊化、層次化、規(guī)范化和參數(shù)化的特點，仿真模型間可互操作和重用。
文檔編號G06F17/50GK102314539SQ20111028593
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉濤, 曹源, 王棟, 金先龍 申請人:上海交通大學(xué)