LMS Imagine.Lab AMESim9新功能

　　一、概述

　　LMS国际公司的一维仿真平台LMS Imagine.Lab AMESim，能 对多领域智能系统进行建模和分析，并预言其多学科专业的耦合 性能。模型元件由解析模型表示，描述了系统的液压、气动、电子和机械性能。要创建一个系统模型，用户只需将来自各个不同 物理领域并经过验证的应用库中预先定义好的元件模型组装起来。LMS Imagine.Lab AMESim通过不同的应用库来创建基于物理 学的系统模型，例如采用液压元件设计库(HCD)和IFP Engine 库，LMS Imagine.Lab AMESim可以在给出详细有效的CAD几何模型之前精确地仿真智能系统的性能。

　　LMS Imagine.Lab AMESim第9版改进了用户使用界面，增强 了数据管理功能，增加了即用的模板模型，并增强了与MODELICA的兼容性。该版本中的模板模型覆盖了不同行业的众多应用：汽车领域中的传动系、混合动力汽车、车辆舒适性和动力性分析， 航空行业的飞控作动系统模板模型以及工程机械中的4轮驱动轮式 装载机等。只需根据需求简单地调整模型的架构，就可以快速评 估驾驶性能、舒适性等问题以及燃油消耗。

　　新版本通过改进用户使用界面和强化数据管理功能来优化 生产力。例如，通过1D、模态图以及3D动画后处理等功能，使 循环工况变得更加简单易行。现在，用户可以轻松地管理元件 参数变化和模型体系结构变化等历史数据。灵敏度的分析可以 储存在一个独特的LMS Imagine.Lab AMESim模型文件中，并且通 过试验-载入-保存的图形用户界面可以便捷地恢复。无缝集成 MODELICA语言，既可以直接进行MODELICA建模，又可以将现有的 MODELICA代码集成进来，还能够以图形化方式将不同的MODELICA 模型组装在一起。

　　二、LMS Imagine.Lab AMESim新功能

　　1.平台新功能

　　(1)按需发布的LMS Imagine.Lab AMESim中文版所有菜单、按钮和对话框都已翻译成中文，方便中国用户使用， 如图1所示。

　　(2)试验Experiments管理器 试验Experiment，指的是仿真工况及其对应的仿真结果。试验管 理器是保存和加载试验的用户图形界面，具有下列功能：

　　◎列举出系统可用的试验;

　　◎保存仿真工况至试验;

　　◎应用试验;

　　◎输出试验至文件;

　　◎检测不同系统，不同仿真工况以及不同仿真结果的不一致性;

　　◎连接至属性管理器。 通过试验管理器，用户可以大大地提高后处理结果、保存数据以及组织分析流程的效率，如图2所示。

　　(3)模型属性和版本

　　模型的属性功能，指的是可以将任何类型的数据和模型相关 联，包括序号、各种文本、时间、文件、图形以及多项选项清单等。通过模型的属性使得模型更容易理解，更接近于真实物理系统。模型的版本功能指的是定义模型的版本，包括模型的作者、 时间以及注释等信息。通过模型的版本功能可以跟踪模型的完整 生命周期，加强了协同的仿真，如图3、图4所示。

　　(4)新的激活/禁用超模块

　　在AMESim中，提供了两种类型的激活/禁用超模块功能：

　　◎允许设定一个参数，以激活/禁用部分仿真模型(切换模型);

　　◎在仿真过程中，从一种模式切换至另一种模式(如用于控制律切换)。

　　通过该功能，可以在不同的子系统之间切换。当处于禁用状态时，超模块中的子模型不会调用，这使得实时仿真时解决方案更为高效。

　　2.分析工具

　　仿真结果的输出功能：用户可以把仿真结果输出为标准的数 据格式(CSD);输出至Excell工具进行后处理的功能更加便捷; 可以在第三方工具中打开AMESim的数据。

　　图形管理器：增加了新的“monitoring”模式，使得图形曲线的绘制和仿真计算的进程可以同步。此外，在图形管理中增加 了多页面管理，可以同时处理更多的曲线和图形以及设置不同的图形组，如图5所示。

　　3.Modelica平台

　　通过集成Modelica，可以在AMESim中输入Modelica模型，并 和AMESim的模型一起运行仿真。同时，用户可以在AMESim平台中 开发Modelica模型，所有现有的AMESim功能(如线性化分析、批 处理仿真等)都可以使用，如图6所示。

　　4.软件接口

　　(1)Etas Labcar实时接口

　　AMESim可以支持Etas Labcar的实时平台，如图7所示。

　　(2)AMESim/Simulink共仿真接口的增强

　　新版本增加了共仿真同步机制(通过平滑不连续性实现)，可以监测共仿真时的2个求解器所交换变量的数值，并决定是否需 要重启求解器。该功能的增加使得用户可以在保证同等仿真精度 的同时，大大提高AMESim/Simulink的共仿真速度。

　　另外，在新版本中采用AMESim/Simulink共仿真时，用户可 以设定选择AMESim定步长求解器来进行仿真，该功能也适合于 实时目标机。

　　(3)AMESim/VL Motion接口的增强 新版本增加以AMESim作为主控软件的共仿真接口功能，使得AMESim/VL Motion的接口更加齐全，如表所示。

　　三、LMS Imagine.Lab解决方案新功能

　　1.整车能量管理解决方案

　　(1)Stop/Start仿真的植入 现在，主要热部件可以进行Stop/Start仿真，即在Stop阶段时，系统中的流量为零。该功能可以用于处理诸如混动车辆中的水泵以及压缩机的起停控制仿真。

　　(2)新流体属性的增加新版本增加了大量的两相流物性参数数据，用户可以方便地在两相流库中植入新的流体。

　　(3)Rankine循环建模新版本增加了Rankine循环建模所需的新部件以及专用的模板模型，用户可以用新型的能量回收系统进行建模和分析，如图8所示。

　　2.动力总成变速器解决方案

　　即用的高级动力总成模板模型共提供了15个模板模型， 包括：

　　◎Booming和Clunk噪声以及Judder现象(NVH);

　　◎3D发动机实体及其悬置;

　　◎包含HCD 的4速、6速自动变速器和D CT变速器的实时模型;

　　◎各种类型的混合动力车辆;

　　◎可以用于工程师设计控制系统以及检测系统集成。 通过这些即用的模板模型，用户可以快速评估新一代的各

　　种动力总成(如混动、DCT等)的行驶舒适性及其性能和油耗， 如图9所示。

　　3.内燃机解决方案

　　(1)发动机CFD-1D功能

　　发动机的CFD-1D功能，可以采用1D的求解器来处理进排气系 统中的气体流动方程，同时提供了专用的后处理工具。用户可以 通过模型更精确地描述气道内的气体动力学，进行发动机性能的仿真，如图10所示。

　　(2)可用于实时仿真的催化转换器模型 新版本增加了一组催化转换器模型和柴油机颗粒过滤器模型，并支持实时仿真。通过该功能，用户可以进行排放控制的开发，从技术路线的选择至硬件在环仿真，如图11所示。

　　(3)新的凸轮/随动应用库在内燃机相关的液压系统解决方案中，新增了一个凸轮及其随动部件组成的专用库，可以方便用户进行综合的可变气门作动器的仿真，如图12所示。

　　4.热流体系统及其元件解决方案

　　(1)液压CFD/1D管道的改进通过液压的CFD/1D模型，用户可以更方便地构建液压管网的模型，更精确地模拟液压波动的阻尼效应，如图13所示。

　　(2)轮式装载机高级模板模型 新版本提供了一个完整的轮式装载机整车模型，包括：

　　◎转向和举升的液压系统部分;

　　◎轮式转载及力臂的平面机构部分;

　　◎从发动机至车轮的传动部分;

　　◎用于油耗评估的发动机部分。通过该模板模型，说明AMESim具备将车辆各个子系统集成的功能。用户可以通过集成的模型进行工作循环的分析以及优化结构和控制，快速匹配发动机和液压系统并进行性能和油耗分析，如图14所示。

　　5.车辆系统动力学解决方案

　　(1)iCAR新车辆动力学应用 新的车辆动力学解决方案，集成了：

　　◎全新的面向应用的GUI及其工具;

　　◎子系统专用库(包括底盘、轮胎、路面和悬架等);

　　◎即用的模板模型。 面向应用的特点及其高级的建模能力，使得用户可以快速地建立车辆动力学模型并设置参数，通过专用的前后处理功能可以便捷地获得车辆动力学的各种性能，如图15所示。

　　(2)试验工况及其驾驶员作动

　　增加新的部件，使得用户可以直接调用标准的试验工况(ISO、NHTSA)，或者自己定义试验工况，如图16所示。

　　(3)ABS/ESP的功能模型 增加了新的ABS/ESP及其控制功能模型，同时提供了用户可

　　以直接使用的ABS/ESP系统模板模型。用户可以快速地理解与装备ABS/ESP的车辆系统动力学研究相关的各种宏观现象，如图17 所示。

　　6.机电解决方案

　　(1)电机及驱动库的升级 机电解决方案的主要增强，体现在：

　　◎仿真电机及其驱动对系统的真实作用，并考虑各种形式能 量的影响——热方面(如暖机、能量管理等)、机械方面(如电机振动分析);

　　◎对于每种形式的电机，都提供了用户即用的模板模型。 通过上述的新功能增强，用户可以方便地研究混动车辆中的 扭矩反馈及其舒适性，分析任何类型的机电驱动系统(如AC、电作动器以及电动窗系统等)的电动力学特性。

　　(2)车用电气库 新增了专门的车用电气仿真库，用于汽车电气网络的快速设计，其中包含一套汽车常用的电气元件模型：发电机、耗能元件以及面向应用的参数化电池模型。通过该库，用户可以快 速地设计并确定汽车上完整的各种电气消耗元件的电气网络技 术参数(如保险丝、储能单元和发电机等)，如图18所示。

　　7.新能源解决方案

　　新的燃料电池解决方案，包括：

　　◎燃料电池库——各种部件的功能模型，如燃料电池堆、加 湿器、冷凝器以及储箱等;

　　◎电化学库——模拟燃料电池单元的电化学反应;

　　◎用户即用的模板模型。 通过新的燃料电池解决方案，可以更快速地研究燃料电池系统，在设计早期对各种设计方案进行验证。

　　8.航天航空及国防解决方案

　　在航天航空及国防解决方案中，新增加了用户即用的电动静 液作动系统模型(EHA)，并提供了力纷争分析案例。