一、概述

　　LMS國際公司的一維仿真平臺(tái)LMS Imagine.Lab AMESim，能 對多領(lǐng)域智能系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析，并預(yù)言其多學(xué)科專業(yè)的耦合 性能。模型元件由解析模型表示，描述了系統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)、電子和機(jī)械性能。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)模型，用戶只需將來自各個(gè)不同 物理領(lǐng)域并經(jīng)過驗(yàn)證的應(yīng)用庫中預(yù)先定義好的元件模型組裝起來。LMS Imagine.Lab AMESim通過不同的應(yīng)用庫來創(chuàng)建基于物理 學(xué)的系統(tǒng)模型，例如采用液壓元件設(shè)計(jì)庫(HCD)和IFP Engine 庫，LMS Imagine.Lab AMESim可以在給出詳細(xì)有效的CAD幾何模型之前精確地仿真智能系統(tǒng)的性能。

　　LMS Imagine.Lab AMESim第9版改進(jìn)了用戶使用界面，增強(qiáng) 了數(shù)據(jù)管理功能，增加了即用的模板模型，并增強(qiáng)了與MODELICA的兼容性。該版本中的模板模型覆蓋了不同行業(yè)的眾多應(yīng)用：汽車領(lǐng)域中的傳動(dòng)系、混合動(dòng)力汽車、車輛舒適性和動(dòng)力性分析， 航空行業(yè)的飛控作動(dòng)系統(tǒng)模板模型以及工程機(jī)械中的4輪驅(qū)動(dòng)輪式 裝載機(jī)等。只需根據(jù)需求簡單地調(diào)整模型的架構(gòu)，就可以快速評 估駕駛性能、舒適性等問題以及燃油消耗。

　　新版本通過改進(jìn)用戶使用界面和強(qiáng)化數(shù)據(jù)管理功能來優(yōu)化 生產(chǎn)力。例如，通過1D、模態(tài)圖以及3D動(dòng)畫后處理等功能，使 循環(huán)工況變得更加簡單易行。現(xiàn)在，用戶可以輕松地管理元件 參數(shù)變化和模型體系結(jié)構(gòu)變化等歷史數(shù)據(jù)。靈敏度的分析可以 儲(chǔ)存在一個(gè)獨(dú)特的LMS Imagine.Lab AMESim模型文件中，并且通 過試驗(yàn)-載入-保存的圖形用戶界面可以便捷地恢復(fù)。無縫集成 MODELICA語言，既可以直接進(jìn)行MODELICA建模，又可以將現(xiàn)有的 MODELICA代碼集成進(jìn)來，還能夠以圖形化方式將不同的MODELICA 模型組裝在一起。

　　二、LMS Imagine.Lab AMESim新功能

　　1.平臺(tái)新功能

　　(1)按需發(fā)布的LMS Imagine.Lab AMESim中文版所有菜單、按鈕和對話框都已翻譯成中文，方便中國用戶使用， 如圖1所示。

　　(2)試驗(yàn)Experiments管理器 試驗(yàn)Experiment，指的是仿真工況及其對應(yīng)的仿真結(jié)果。試驗(yàn)管 理器是保存和加載試驗(yàn)的用戶圖形界面，具有下列功能：

　　◎列舉出系統(tǒng)可用的試驗(yàn);

　　◎保存仿真工況至試驗(yàn);

　　◎應(yīng)用試驗(yàn);

　　◎輸出試驗(yàn)至文件;

　　◎檢測不同系統(tǒng)，不同仿真工況以及不同仿真結(jié)果的不一致性;

　　◎連接至屬性管理器。 通過試驗(yàn)管理器，用戶可以大大地提高后處理結(jié)果、保存數(shù)據(jù)以及組織分析流程的效率，如圖2所示。

　　(3)模型屬性和版本

　　模型的屬性功能，指的是可以將任何類型的數(shù)據(jù)和模型相關(guān) 聯(lián)，包括序號(hào)、各種文本、時(shí)間、文件、圖形以及多項(xiàng)選項(xiàng)清單等。通過模型的屬性使得模型更容易理解，更接近于真實(shí)物理系統(tǒng)。模型的版本功能指的是定義模型的版本，包括模型的作者、 時(shí)間以及注釋等信息。通過模型的版本功能可以跟蹤模型的完整 生命周期，加強(qiáng)了協(xié)同的仿真，如圖3、圖4所示。

　　(4)新的激活/禁用超模塊

　　在AMESim中，提供了兩種類型的激活/禁用超模塊功能：

　　◎允許設(shè)定一個(gè)參數(shù)，以激活/禁用部分仿真模型(切換模型);

　　◎在仿真過程中，從一種模式切換至另一種模式(如用于控制律切換)。

　　通過該功能，可以在不同的子系統(tǒng)之間切換。當(dāng)處于禁用狀態(tài)時(shí)，超模塊中的子模型不會(huì)調(diào)用，這使得實(shí)時(shí)仿真時(shí)解決方案更為高效。

　　2.分析工具

　　仿真結(jié)果的輸出功能：用戶可以把仿真結(jié)果輸出為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù) 據(jù)格式(CSD);輸出至Excell工具進(jìn)行后處理的功能更加便捷; 可以在第三方工具中打開AMESim的數(shù)據(jù)。

　　圖形管理器：增加了新的“monitoring”模式，使得圖形曲線的繪制和仿真計(jì)算的進(jìn)程可以同步。此外，在圖形管理中增加 了多頁面管理，可以同時(shí)處理更多的曲線和圖形以及設(shè)置不同的圖形組，如圖5所示。

　　3.Modelica平臺(tái)

　　通過集成Modelica，可以在AMESim中輸入Modelica模型，并 和AMESim的模型一起運(yùn)行仿真。同時(shí)，用戶可以在AMESim平臺(tái)中 開發(fā)Modelica模型，所有現(xiàn)有的AMESim功能(如線性化分析、批 處理仿真等)都可以使用，如圖6所示。

　　4.軟件接口

　　(1)Etas Labcar實(shí)時(shí)接口

　　AMESim可以支持Etas Labcar的實(shí)時(shí)平臺(tái)，如圖7所示。

　　(2)AMESim/Simulink共仿真接口的增強(qiáng)

　　新版本增加了共仿真同步機(jī)制(通過平滑不連續(xù)性實(shí)現(xiàn))，可以監(jiān)測共仿真時(shí)的2個(gè)求解器所交換變量的數(shù)值，并決定是否需 要重啟求解器。該功能的增加使得用戶可以在保證同等仿真精度 的同時(shí)，大大提高AMESim/Simulink的共仿真速度。

　　另外，在新版本中采用AMESim/Simulink共仿真時(shí)，用戶可 以設(shè)定選擇AMESim定步長求解器來進(jìn)行仿真，該功能也適合于 實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)。

　　(3)AMESim/VL Motion接口的增強(qiáng) 新版本增加以AMESim作為主控軟件的共仿真接口功能，使得AMESim/VL Motion的接口更加齊全，如表所示。

　　三、LMS Imagine.Lab解決方案新功能

　　1.整車能量管理解決方案

　　(1)Stop/Start仿真的植入 現(xiàn)在，主要熱部件可以進(jìn)行Stop/Start仿真，即在Stop階段時(shí)，系統(tǒng)中的流量為零。該功能可以用于處理諸如混動(dòng)車輛中的水泵以及壓縮機(jī)的起停控制仿真。

　　(2)新流體屬性的增加新版本增加了大量的兩相流物性參數(shù)數(shù)據(jù)，用戶可以方便地在兩相流庫中植入新的流體。

　　(3)Rankine循環(huán)建模新版本增加了Rankine循環(huán)建模所需的新部件以及專用的模板模型，用戶可以用新型的能量回收系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析，如圖8所示。

　　2.動(dòng)力總成變速器解決方案

　　即用的高級動(dòng)力總成模板模型共提供了15個(gè)模板模型， 包括：

　　◎Booming和Clunk噪聲以及Judder現(xiàn)象(NVH);

　　◎3D發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)體及其懸置;

　　◎包含HCD 的4速、6速自動(dòng)變速器和D CT變速器的實(shí)時(shí)模型;

　　◎各種類型的混合動(dòng)力車輛;

　　◎可以用于工程師設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以及檢測系統(tǒng)集成。 通過這些即用的模板模型，用戶可以快速評估新一代的各

　　種動(dòng)力總成(如混動(dòng)、DCT等)的行駛舒適性及其性能和油耗， 如圖9所示。

　　3.內(nèi)燃機(jī)解決方案

　　(1)發(fā)動(dòng)機(jī)CFD-1D功能

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的CFD-1D功能，可以采用1D的求解器來處理進(jìn)排氣系 統(tǒng)中的氣體流動(dòng)方程，同時(shí)提供了專用的后處理工具。用戶可以 通過模型更精確地描述氣道內(nèi)的氣體動(dòng)力學(xué)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能的仿真，如圖10所示。

　　(2)可用于實(shí)時(shí)仿真的催化轉(zhuǎn)換器模型 新版本增加了一組催化轉(zhuǎn)換器模型和柴油機(jī)顆粒過濾器模型，并支持實(shí)時(shí)仿真。通過該功能，用戶可以進(jìn)行排放控制的開發(fā)，從技術(shù)路線的選擇至硬件在環(huán)仿真，如圖11所示。

　　(3)新的凸輪/隨動(dòng)應(yīng)用庫在內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的液壓系統(tǒng)解決方案中，新增了一個(gè)凸輪及其隨動(dòng)部件組成的專用庫，可以方便用戶進(jìn)行綜合的可變氣門作動(dòng)器的仿真，如圖12所示。

　　4.熱流體系統(tǒng)及其元件解決方案

　　(1)液壓CFD/1D管道的改進(jìn)通過液壓的CFD/1D模型，用戶可以更方便地構(gòu)建液壓管網(wǎng)的模型，更精確地模擬液壓波動(dòng)的阻尼效應(yīng)，如圖13所示。

　　(2)輪式裝載機(jī)高級模板模型 新版本提供了一個(gè)完整的輪式裝載機(jī)整車模型，包括：

　　◎轉(zhuǎn)向和舉升的液壓系統(tǒng)部分;

　　◎輪式轉(zhuǎn)載及力臂的平面機(jī)構(gòu)部分;

　　◎從發(fā)動(dòng)機(jī)至車輪的傳動(dòng)部分;

　　◎用于油耗評估的發(fā)動(dòng)機(jī)部分。通過該模板模型，說明AMESim具備將車輛各個(gè)子系統(tǒng)集成的功能。用戶可以通過集成的模型進(jìn)行工作循環(huán)的分析以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)和控制，快速匹配發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)并進(jìn)行性能和油耗分析，如圖14所示。

　　5.車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)解決方案

　　(1)iCAR新車輛動(dòng)力學(xué)應(yīng)用 新的車輛動(dòng)力學(xué)解決方案，集成了：

　　◎全新的面向應(yīng)用的GUI及其工具;

　　◎子系統(tǒng)專用庫(包括底盤、輪胎、路面和懸架等);

　　◎即用的模板模型。 面向應(yīng)用的特點(diǎn)及其高級的建模能力，使得用戶可以快速地建立車輛動(dòng)力學(xué)模型并設(shè)置參數(shù)，通過專用的前后處理功能可以便捷地獲得車輛動(dòng)力學(xué)的各種性能，如圖15所示。

　　(2)試驗(yàn)工況及其駕駛員作動(dòng)

　　增加新的部件，使得用戶可以直接調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)工況(ISO、NHTSA)，或者自己定義試驗(yàn)工況，如圖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，同時(shí)提供了用戶可

　　以直接使用的ABS/ESP系統(tǒng)模板模型。用戶可以快速地理解與裝備ABS/ESP的車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究相關(guān)的各種宏觀現(xiàn)象，如圖17 所示。

　　6.機(jī)電解決方案

　　(1)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)庫的升級 機(jī)電解決方案的主要增強(qiáng)，體現(xiàn)在：

　　◎仿真電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)對系統(tǒng)的真實(shí)作用，并考慮各種形式能 量的影響——熱方面(如暖機(jī)、能量管理等)、機(jī)械方面(如電機(jī)振動(dòng)分析);

　　◎?qū)τ诿糠N形式的電機(jī)，都提供了用戶即用的模板模型。 通過上述的新功能增強(qiáng)，用戶可以方便地研究混動(dòng)車輛中的 扭矩反饋及其舒適性，分析任何類型的機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(如AC、電作動(dòng)器以及電動(dòng)窗系統(tǒng)等)的電動(dòng)力學(xué)特性。

　　(2)車用電氣庫 新增了專門的車用電氣仿真庫，用于汽車電氣網(wǎng)絡(luò)的快速設(shè)計(jì)，其中包含一套汽車常用的電氣元件模型：發(fā)電機(jī)、耗能元件以及面向應(yīng)用的參數(shù)化電池模型。通過該庫，用戶可以快 速地設(shè)計(jì)并確定汽車上完整的各種電氣消耗元件的電氣網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)參數(shù)(如保險(xiǎn)絲、儲(chǔ)能單元和發(fā)電機(jī)等)，如圖18所示。

　　7.新能源解決方案

　　新的燃料電池解決方案，包括：

　　◎燃料電池庫——各種部件的功能模型，如燃料電池堆、加 濕器、冷凝器以及儲(chǔ)箱等;

　　◎電化學(xué)庫——模擬燃料電池單元的電化學(xué)反應(yīng);

　　◎用戶即用的模板模型。 通過新的燃料電池解決方案，可以更快速地研究燃料電池系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)早期對各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

　　8.航天航空及國防解決方案

　　在航天航空及國防解決方案中，新增加了用戶即用的電動(dòng)靜 液作動(dòng)系統(tǒng)模型(EHA)，并提供了力紛爭分析案例。