2.5 AMESim軟件介紹

2.5.1 AMESim軟件簡介

AMESim是世界著名的工程系統(tǒng)高級(jí)建模與仿真平臺(tái)，它提供了一個(gè)系統(tǒng)級(jí)工程設(shè)計(jì)的完整平臺(tái)，模型的零部件可以通過各個(gè)分析模型進(jìn)行表述，其中分析模塊能表述系統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)、電子、機(jī)械特性。

用戶可以在單一的平臺(tái)上建立復(fù)雜的多學(xué)科領(lǐng)域的機(jī)電液一體化系統(tǒng)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真計(jì)算和深入的分析。工程師在一個(gè)基于工程應(yīng)用的AMESim友好環(huán)境下可研究元件或者系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。AMESim的圖形化用戶界面使得用戶可以在完整的應(yīng)用模型庫中選擇需要的模塊來構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的模型，如圖2.7所示為AMESim圖形用戶界面。

大量的用戶群使得AMESim已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)、越野設(shè)備、航天航空、船舶、軌道交通、冶金設(shè)備、海洋工程及重型設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的多學(xué)科專業(yè)（包括控制、流體、機(jī)械、熱分析、電、磁及能源等復(fù)雜工程系統(tǒng)）建模與仿真的首選平臺(tái)。工程設(shè)計(jì)師完全可以應(yīng)用集成的一整套AMESim應(yīng)用模型庫來設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)流體元部件，所有的這些來自不同物理領(lǐng)域的模型都是經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試和試驗(yàn)驗(yàn)證的。AMESim使得工程師迅速達(dá)到建模仿真的最終目標(biāo)：分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而幫助用戶降低開發(fā)的成本和縮短開發(fā)的周期。

AMESim模塊中包含了特定的工具和根據(jù)各種不同物理領(lǐng)域預(yù)定義的零部件組成的應(yīng)用庫，因此，使用AMESim不需要復(fù)雜的三維幾何描述就能夠創(chuàng)建系統(tǒng)的物理模型。現(xiàn)有的應(yīng)用模型庫有機(jī)械庫、信號(hào)控制庫、液壓庫（包括管道模型）、液壓元件設(shè)計(jì)庫、液阻庫、注油庫（如潤滑系統(tǒng)）、氣動(dòng)庫（包括管道模型）、氣動(dòng)元件設(shè)計(jì)庫、熱庫、熱液壓庫等，如圖2.8為液壓模型庫中部分元件。作為在設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)主要工具，AMESim還具有與其他軟件包豐富的接口，如Simulink、Adams、LabVIEW、Simpac、Flux2D、RTLab、dSPACE、iSIGHT等。

建模仿真過程分為四個(gè)步驟：構(gòu)建方案模型，為每個(gè)元件模塊指定數(shù)學(xué)模型，設(shè)定模型的參數(shù)，仿真計(jì)算分析。

2.5.2 AMESim的特點(diǎn)

1）AMESim提供了多學(xué)科的建模仿真平臺(tái)

AMESim在統(tǒng)一的平臺(tái)上可以進(jìn)行機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、熱、電和磁等物理領(lǐng)域多學(xué)科系統(tǒng)工程的建模和仿真。不同學(xué)科領(lǐng)域的模型在AMESim平臺(tái)的直接物理連接實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科耦合特性的分析。

2）AMESim是CAE交互仿真平臺(tái)

AMESim提供了以下豐富的與其他軟件的接口。

● 控制軟件：MATLAB/Simulink；

● 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)軟件：Adams，Simpack，VL Motion，RecurDyn；

● 電磁場仿真軟件：Flux；

● 實(shí)時(shí)仿真軟件：RTLab，dSPACE，xPC，Labcar，ADI。

3）AMESim提供了強(qiáng)有力的數(shù)字求解器

AMESim的智能求解器能夠根據(jù)所建模型的數(shù)學(xué)特性，自動(dòng)選擇最佳的積分算法，并根據(jù)在不同仿真時(shí)刻的系統(tǒng)特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)地切換積分算法和調(diào)整積分步長，以縮短仿真時(shí)間和提高仿真精度。內(nèi)嵌式自動(dòng)的數(shù)學(xué)不連續(xù)性處理工具解決了數(shù)字仿真的殺手：間斷點(diǎn)的問題。大型液壓管網(wǎng)系統(tǒng)的分配分割計(jì)算及批處理和設(shè)計(jì)探索的分布式計(jì)算大大減少了復(fù)雜系統(tǒng)分析和優(yōu)化的時(shí)間。

4）AMESim具有穩(wěn)態(tài)/動(dòng)態(tài)性能分析功能

AMESim提供了齊全的分析工具，以方便用戶分析和優(yōu)化自己的系統(tǒng)：線性化分析工具（系統(tǒng)特征值的求解；Bode圖，Nichols圖，Nyquist圖；根軌跡分析），模態(tài)分析工具，頻譜分析工具（快速傅里葉轉(zhuǎn)換；階次分析；頻譜圖），以及模型簡化工具（Activity Index）。

三維可視化功能 （AMEAnimation）的加入，使得AMESim能夠?qū)MESim2D機(jī)構(gòu)庫建立的模型自動(dòng)轉(zhuǎn)換為三維可視模型，用戶可以在AMEAnimation中清晰地看到所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作情況。

5）AMESim具有過程集成和設(shè)計(jì)優(yōu)化功能

AMESim內(nèi)嵌的設(shè)計(jì)探索模塊，使得用戶可以直接在AMESim中進(jìn)行試驗(yàn)規(guī)劃分析（DOE），優(yōu)化分析和質(zhì)量分析（蒙特卡羅）。此外，AMESim還提供了與專業(yè)優(yōu)化工具，包括iSIGHT、Optimus及Frontier的接口。同時(shí)，用戶還可以采用Excel或者自己編寫的代碼進(jìn)行集成或者優(yōu)化。

6）AMESim具有強(qiáng)大的二次開發(fā)功能

AMESim系列產(chǎn)品的中AMESet為用戶提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和圖形化的二次開發(fā)平臺(tái)：用戶不僅可以直接調(diào)用AMESim所有模型的原代碼模板，而且還可以把用戶自己的C或Fortran代碼模型，以圖形化模塊的方式綜合進(jìn)AMESim軟件包。AMESet可以將用戶在AMESim上建立的模型，生成標(biāo)準(zhǔn)化的C或Fortran代碼，并為此生成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的說明文檔。

7）AMESim具有實(shí)時(shí)仿真功能

通過AMESim的實(shí)時(shí)仿真功能，可以將在AMESim上建立的離線模型生成用戶指定的實(shí)時(shí)平臺(tái)所需要的實(shí)時(shí)代碼，避免了用戶重新在實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)上建立實(shí)時(shí)模型煩瑣的工作。AMESim的模型既可以用于離線仿真，又可以用于實(shí)時(shí)仿真； 既可以用于設(shè)計(jì)階段，又可以用于產(chǎn)品驗(yàn)證階段。