CN110489857A - 一种多点液压承载***的建模仿真方法、***终端及存储介质 - Google Patents
一种多点液压承载***的建模仿真方法、***终端及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本申请所提供的一种多点液压承载***的建模仿真方法、***、终端及存储介质，所述方法包括：构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；对负载台架模型进行柔性化处理；构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；对多点承载***进行机电液联合仿真；本申请通过Motion与AMESim联合仿真的方式，实现对支腿载荷的自动调整过程的模拟。
Description
技术领域
本申请涉及机电液***建模仿真技术，尤其是涉及一种多点液压承载***的建模仿真方法、***、终端及存储介质。
背景技术
对于负载分布范围广和重量大的多点液压承载***，需设置多个液压支腿进行支撑。为满足设备安全性和承载稳定性要求，需升降支腿进行载荷调整，保证各支腿的载荷均在目标范围内。由于实验条件的限制，采用仿真方式模拟可以方便研究不同负载分布和采用不同方法的载荷调整效果。
多点液压承载***的载荷分布与负载的三维结构、连接方式均有关，而***的驱动控制为电液比例控制，涉及到多个学科领域，采用联合仿真的方式可以对***进行完整有效的分析。
发明人在研发过程中发现，多点液压承载***的负载台架由五个部分组成，通过球铰、三连杆连接，结构较为复杂，负载采用12个液压支腿进行支撑，为超静定结构，采用刚体建模无法模拟负载和支腿间的真实接触力，此外，目前针对多点液压承载***的载荷调整方面的研究较少，无法准确反映***中各支腿作用力的动态变化过程。
因此，亟需一种多点液压承载***的建模仿真方法、***、终端及存储介质，能准确地模拟负载台架的连接结构，并同时实现对负载和支腿间作用力的模拟。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请提供一种多点液压承载***的建模仿真方法、***、终端及存储介质，通过Motion与AMESim联合仿真的方式，实现对支腿载荷的自动调整过程的模拟。
为解决上述技术问题，第一方面，本申请提供一种多点液压承载***的建模仿真方法，包括：
构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
对负载台架模型进行柔性化处理；
构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
对多点承载***进行机电液联合仿真。
优选的，所述构建多点液压承载***的负载台架模型，包括：
建立负载台架的三维模型；
创建负载台架的三维模型中各零件的构件。
优选的，所述对负载台架模型进行柔性化处理，包括：
划分构件的面网格和体网格；
设置构件的材料和属性；
利用柔性体替代刚体构件；
建立柔性体与其他构件约束接入点；
计算柔性体的模态，得到负载台架柔性化模型。
优选的，所述对负载台架模型进行柔性化处理还包括：
在负载台架柔性化模型与液压支腿模型间设置刚柔接触约束。
优选的，所述构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型，包括：
采用AMESim液压元件库中的模型搭建液压驱动模块的模型；
在AMESim中建立载荷控制策略模型。
优选的，所述液压驱动模块模型包括液压油源模型和支腿液压模型。
优选的，所述对多点承载***进行机电液联合仿真的方法为：
设置积分求解算法，利用设置的积分求解算法求解多点液压承载***的负载特性；
设置数据交换间隔，按照设置的数据交换间隔进行多点液压承载***的机械结构和电液控制两部分的数据交换。
第二方面，本申请提供一种多点液压承载***的建模仿真***，包括：
机械结构建模模块，用于构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
柔性化模块，用于对负载台架模型进行柔性化处理；
电液控制建模模块，用于构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
联合仿真模块，用于对多点承载***进行机电液联合仿真。
第三方面，本申请提供一种终端，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的多点液压承载***的建模仿真方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
1、采用LMS Virtual.Lab Motion建立该负载台架模型，能准确地模拟负载台架的连接结构；
2、采用LMS Virtual.Lab中的柔性化模块对负载台架进行了柔性化处理，实现对负载和支腿间作用力的模拟；
3、将机液联合仿真方法应用于该领域的研究，将***的机械结构和电液控制两部分结合起来，可以对真实的负载特性模拟，更加有效、直观精确地反映出***中各支腿作用力的动态变化过程，验证载荷控制方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获取其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种液压支腿在水平面分布示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种多点液压承载***的建模仿真方法的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种负载台架模型柔性化的流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种液压油源模型的示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种单个支腿液压模型的示意图；
图6为本申请实施例所提供的一种载荷自动调整控制原理图。
图7为本申请实施例所提供的一种多点液压承载***的建模仿真***的结构示意图；
图8为本申请实施例所提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
名词解释：
LMS Virtual.Lab：一种***级的三维仿真平台，可用于多体动力学、结构分析、
振动噪声、疲劳分析等领域的仿真研究，Motion为该软件的运动学和动力学分析模块，通过搭建机构的三维动力学模型，可以对机械***的运动和受力进行模拟，分析运动规律。
LMS Imagine.Lab AMESim：是由法国原Imagine公司开发的多领域***仿真集成平台，采用基于物理模型的图形化建模方式，使用户从繁琐的数学建模中解放出来，
广泛应用于流体、机械、热分析、电气、电磁及控制等复杂***的仿真和建模。
Motion与AMESim之间具有良好的接口，Motion的动力学分析，可为AMESim模型的提供真实的负载数据，通过两个软件的联合仿真可以实现***级的机液一体化全模型仿真，对***的动态过程进行模拟。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种液压支腿在水平面分布示意图，以12支点液压承载***为例，该多点液压承载***包括12个液压支腿、液压驱动***、电控***、传感器监测***以及负载台架；电控***是整个***的控制中枢，它对力传感器和位移传感器反馈的信号进行处理，发出指令信号至液压***驱动支腿动作，12个液压支腿在水平面分布如图1所示，液压支腿由液压马达、减速器、丝杠螺母机构等组成，通过液压马达驱动减速器，带动丝杠螺母机构实现支腿的上升或下降。
请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种多点液压承载***的建模仿真方法的流程图，通过Motion与AMESim联合仿真的方式，实现对支腿载荷的自动调整过程的模拟，该方法200包括：
S201，构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
S202，对负载台架模型进行柔性化处理，得到负载台架柔性化模型；
S203，构建多点液压承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
S204，对多点承载***进行机电液联合仿真。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述步骤S201中构建多点液压承载***的负载台架模型，包括：
建立负载台架的三维模型；
创建负载台架的三维模型中各零件的构件。
具体地，所述负载台架模型的构建方法为：
(1)利用三维绘图软件建立负载台架的三维模型，另存为parasolid文件格式
(2)将parasolid文件输入LMS Virtual.Lab Motion平台，在特征树上产生一个产品节点，负载台架的CAD零件都被归在这个产品节点下；
(3)批量创建负载台架的CAD零件的构件，构件为Motion中的基本操作单元。
在本实施例中，所述负载台架模型由五个负载台架构件组成，五个负载台架构件间通过球铰和三连杆进行连接。
具体地，所述液压支腿模型的构建方法为：
(1)利用三维绘图软件建立液压支腿的三维模型，另存为parasolid文件格式；
(2)将parasolid文件输入LMS Virtual.Lab Motion平台，在特征树上产生一个产品节点，负载台架的CAD零件都被归在这个产品节点下；
(3)批量创建液压支腿的CAD零件的构件，构件为Motion中的基本操作单元。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述步骤S201对负载台架模型进行柔性化处理，得到负载台架柔性化模型，包括：
通过LMS Virtual.Lab平台自带的柔性化模块完成负载台架模型的柔性化处理。
具体的，请参阅附图3，图3为本申请实施例所提供的一种负载台架模型柔性化的流程图，所述对负载台架模型进行柔性化处理的步骤包括：
S202-1，划分构件网格。
具体地，利用LMS Virtual.Lab平台中CAD Meshing工具对构件生成面网格和体网格。
S202-2，设置构件的材料和属性。
具体地，利用New Isotropic Material和New shell property、New solidproperty工具设置构件的材料和属性。
S202-3，利用柔性体替代刚体构件。
具体地，保存该柔性体分析文件为CATAnalysis格式，替代原有模型中的刚体构件。
S202-4，建立柔性体与其他构件约束接入点。
具体地，建立柔性体与其他构件约束接入点，具体形式需根据约束形式进行选取，负载台架模型由五个构件组成。
S202-5，计算柔性体的模态。
具体地，通过***Nastran Craig-Bamptom Solution Case进行计算。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述步骤S202还包括：在负载台架柔性化模型与液压支腿模型间设置刚柔接触约束。
具体地，采用Flexible Contact Force工具在负载台架柔性化模型与支腿间设置刚柔接触约束。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述步骤S203构建多点液压承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型，具体包括：
(1)构建液压驱动模块模型。
采用AMESim液压元件库中的模型搭建液压驱动模块的模型。
请参阅图4-5，图4和图5分别为本申请实施例所提供的一种液压油源模型和单个支腿液压模型，图4中，所述液压油源模型包括电机e、泵f、进油滤油器g、溢流阀h和回油滤油器i；图5中，单个支腿液压驱动模型包括比例方向阀a、马达b、减速器c和丝杠d。下表1中列出了部分液压驱动模型的参数。
表1液压驱动模型参数设置表
(2)构建载荷控制策略模型。
在AMESim中建立载荷控制策略模型。
请参阅图6，图6为本申请实施例所提供的一种载荷自动调整控制原理图，每个支腿均有独立的载荷控制回路，通过力传感器实时监测各支腿载荷值，如果某支腿出现载荷超差的情况，将力传感器测得当前载荷值与理想载荷值进行比较并给出调整信号，控制支腿升降，直至载荷到目标范围之内。此部分模型采用AMESim中信号库中的工具建立。
基于上述实施例，作为优选的实施例，所述步骤S204对多点液压承载***进行机电液联合仿真，包括：
设置积分求解算法，利用设置的积分求解算法求解多点液压承载***的负载特性；
设置数据交换间隔，按照设置的数据交换间隔进行多点液压承载***的机械结构和电液控制两部分的数据交换。
具体地，Motion和AMESim的联合仿真采用Cosim方式，需在Motion中设置积分求解算法为AMESIM_COSIM，此种仿真方式是仿真开始后，在AMESim和Motion中分别进行求解，通过接口模块进行数据交换，本实施例中设置接口的数据交换间隔为0.0001s，在两个软件中均可查看仿真结果。设置好12个支臂的目标载荷和载荷范围，开始仿真。
图7为本申请实施例所提供的一种多点液压承载***的建模仿真***的结构示意图，该***700，包括：
机械结构建模模块701，所述机械结构建模模块701用于构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
柔性化模块702，所述柔性化模块702用于对负载台架模型进行柔性化处理；
电液控制建模模块703，所述电液控制建模模块703用于构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
联合仿真模块704，所述联合仿真模块704用于对多点承载***进行机电液联合仿真。
请参考图8，图8为本申请实施例所提供的一种终端800的结构示意图，该终端***300可以用于执行本发明实施例提供的多点液压承载***的建模仿真方法。
其中，该终端***800可以包括：处理器801、存储器802及通信单元803。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器802可以用于存储处理器801的执行指令，存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器802中的执行指令由处理器801执行时，使得终端800能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器801为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器802内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器801可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元803，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
本申请具有如下有益效果：
1、采用LMS Virtual.Lab Motion建立该负载台架模型，能准确地模拟负载台架的连接结构；
2、采用LMS Virtual.Lab中的柔性化模块对负载台架进行了柔性化处理，实现对负载和支腿间作用力的模拟；
3、将机液联合仿真方法应用于该领域的研究，将***的机械结构和电液控制两部分结合起来，可以对真实的负载特性模拟，更加有效、直观精确地反映出***中各支腿作用力的动态变化过程，验证载荷控制方法。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的***而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，包括：
构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
对负载台架模型进行柔性化处理；
构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
对多点承载***进行机电液联合仿真。
2.根据权利要求1所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述构建多点液压承载***的负载台架模型，包括：
建立负载台架的三维模型；
创建负载台架的三维模型中各零件的构件。
3.根据权利要求1所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述对负载台架模型进行柔性化处理，包括：
划分构件的面网格和体网格；
设置构件的材料和属性；
利用柔性体替代刚体构件；
建立柔性体与其他构件约束接入点；
计算柔性体的模态，得到负载台架柔性化模型。
4.根据权利要求3所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述对负载台架模型进行柔性化处理还包括：
在负载台架柔性化模型与液压支腿模型间设置刚柔接触约束。
5.根据权利要求1所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型，包括：
采用AMESim液压元件库中的模型搭建液压驱动模块的模型；
在AMESim中建立载荷控制策略模型。
6.根据权利要求1所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述液压驱动模块模型包括液压油源模型和支腿液压模型。
7.根据权利要求1所述的多点液压承载***的建模仿真方法，其特征在于，所述对多点承载***进行机电液联合仿真的方法为：
设置积分求解算法，利用设置的积分求解算法求解多点液压承载***的负载特性；
设置数据交换间隔，按照设置的数据交换间隔进行多点液压承载***的机械结构和电液控制两部分的数据交换。
8.一种多点液压承载***的建模仿真***，其特征在于，包括：
机械结构建模模块，用于构建多点液压承载***的负载台架模型和液压支腿模型；
柔性化模块，用于对负载台架模型进行柔性化处理；
电液控制建模模块，用于构建多点承载***的液压驱动模块模型和载荷控制策略模型；
联合仿真模块，用于对多点承载***进行机电液联合仿真。
9.一种终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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