一、概述

　　LMS國際公司的一維仿真平臺LMS Imagine.Lab AMESim，能 對多領(lǐng)域智能系統(tǒng)進行建模和分析，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、電子和機械性能。要創(chuàng)建一個系統(tǒng)模型，用戶只需將來自各個不同 物理領(lǐng)域并經(jīng)過驗證的應(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)計庫(HCD)和IFP Engine 庫，LMS Imagine.Lab AMESim可以在給出詳細有效的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版改進了用戶使用界面，增強 了數(shù)據(jù)管理功能，增加了即用的模板模型，并增強了與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)域中的傳動系、混合動力汽車、車輛舒適性和動力性分析， 航空行業(yè)的飛控作動系統(tǒng)模板模型以及工程機械中的4輪驅(qū)動輪式 裝載機等。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。

　　新版本通過改進用戶使用界面和強化數(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 儲存在一個獨特的LMS Imagine.Lab AMESim模型文件中，并且通 過試驗-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，既可以直接進行MODELICA建模，又可以將現(xiàn)有的 MODELICA代碼集成進來，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Experiments管理器 試驗Experiment，指的是仿真工況及其對應(yīng)的仿真結(jié)果。試驗管 理器是保存和加載試驗的用戶圖形界面，具有下列功能：

　　◎列舉出系統(tǒng)可用的試驗;

　　◎保存仿真工況至試驗;

　　◎應(yīng)用試驗;

　　◎輸出試驗至文件;

　　◎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、各種文本、時間、文件、圖形以及多項選項清單等。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，超模塊中的子模型不會調(diào)用，這使得實時仿真時解決方案更為高效。

　　2.分析工具

　　仿真結(jié)果的輸出功能：用戶可以把仿真結(jié)果輸出為標準的數(shù) 據(jù)格式(CSD);輸出至Excell工具進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算的進程可以同步。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

　　通過集成Modelica，可以在AMESim中輸入Modelica模型，并 和AMESim的模型一起運行仿真。同時，用戶可以在AMESim平臺中 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實時接口

　　AMESim可以支持Etas Labcar的實時平臺，如圖7所示。

　　(2)AMESim/Simulink共仿真接口的增強

　　新版本增加了共仿真同步機制(通過平滑不連續(xù)性實現(xiàn))，可以監(jiān)測共仿真時的2個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，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，用戶可 以設(shè)定選擇AMESim定步長求解器來進行仿真，該功能也適合于 實時目標機。

　　(3)AMESim/VL Motion接口的增強 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，主要熱部件可以進行Stop/Start仿真，即在Stop階段時，系統(tǒng)中的流量為零。該功能可以用于處理諸如混動車輛中的水泵以及壓縮機的起停控制仿真。

　　(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)進行建模和分析，如圖8所示。

　　2.動力總成變速器解決方案

　　即用的高級動力總成模板模型共提供了15個模板模型， 包括：

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

　　◎3D發(fā)動機實體及其懸置;

　　◎包含HCD 的4速、6速自動變速器和D CT變速器的實時模型;

　　◎各種類型的混合動力車輛;

　　◎可以用于工程師設(shè)計控制系統(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

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

　　3.內(nèi)燃機解決方案

　　(1)發(fā)動機CFD-1D功能

　　發(fā)動機的CFD-1D功能，可以采用1D的求解器來處理進排氣系 統(tǒng)中的氣體流動方程，同時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)的氣體動力學(xué)，進行發(fā)動機性能的仿真，如圖10所示。

　　(2)可用于實時仿真的催化轉(zhuǎn)換器模型 新版本增加了一組催化轉(zhuǎn)換器模型和柴油機顆粒過濾器模型，并支持實時仿真。通過該功能，用戶可以進行排放控制的開發(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/隨動應(yīng)用庫在內(nèi)燃機相關(guān)的液壓系統(tǒng)解決方案中，新增了一個凸輪及其隨動部件組成的專用庫，可以方便用戶進行綜合的可變氣門作動器的仿真，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的阻尼效應(yīng)，如圖13所示。

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

　　◎轉(zhuǎn)向和舉升的液壓系統(tǒng)部分;

　　◎輪式轉(zhuǎn)載及力臂的平面機構(gòu)部分;

　　◎從發(fā)動機至車輪的傳動部分;

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

　　5.車輛系統(tǒng)動力學(xué)解決方案

　　(1)iCAR新車輛動力學(xué)應(yīng)用 新的車輛動力學(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)用的特點及其高級的建模能力，使得用戶可以快速地建立車輛動力學(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力學(xué)的各種性能，如圖15所示。

　　(2)試驗工況及其駕駛員作動

　　增加新的部件，使得用戶可以直接調(diào)用標準的試驗工況(ISO、NHTSA)，或者自己定義試驗工況，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)動力學(xué)研究相關(guān)的各種宏觀現(xiàn)象，如圖17 所示。

　　6.機電解決方案

　　(1)電機及驅(qū)動庫的升級 機電解決方案的主要增強，體現(xiàn)在：

　　◎仿真電機及其驅(qū)動對系統(tǒng)的真實作用，并考慮各種形式能 量的影響——熱方面(如暖機、能量管理等)、機械方面(如電機振動分析);

　　◎?qū)τ诿糠N形式的電機，都提供了用戶即用的模板模型。 通過上述的新功能增強，用戶可以方便地研究混動車輛中的 扭矩反饋及其舒適性，分析任何類型的機電驅(qū)動系統(tǒng)(如AC、電作動器以及電動窗系統(tǒng)等)的電動力學(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，其中包含一套汽車常用的電氣元件模型：發(fā)電機、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)(如保險絲、儲能單元和發(fā)電機等)，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)計早期對各種設(shè)計方案進行驗證。

　　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靜 液作動系統(tǒng)模型(EHA)，并提供了力紛爭分析案例。