1704007978
1704007979
1704007980
1704007981
工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005743]
1704007982
工业4.0实战：装备制造业数字化之道 第6章 基于模型的机电一体化系统工程解决方案
1704007983
1704007984
6.1 业务挑战
1704007985
1704007986
新产品需要满足日益提高的各项要求，一方面需要达到产品的性能指标以体现产品的品牌价值；另一方面又需要满足日趋严格的各项环保法规的要求。随着产品系列范围的持续扩大以及全球化开发的趋势，当今的工程化流程面临的挑战已不仅仅只限于提供必要的产品和流程的创新。
1704007987
1704007988
随着控制系统及其软件应用的日益增加，产品的复杂程度不断增加，而产品复杂性的增加正推动市场向系统工程迈进。为进一步支持机电一体化产品的开发，开发流程正向基于模型的系统工程方法转变。结合了控制的多物理场系统仿真又被称作机电一体化系统仿真，它对开发过程中每一阶段的性能是否满足要求所进行的验证至关重要。
1704007989
1704007990
系统集成已经变得至关重要，它用于实现不同设计方案的权衡分析并预测任何系统集成所面临的技术问题。系统集成包含把设计需求分解至子系统及部件级，以提高部件和子系统的校核仿真的真实性和效率。为了推动工业进步，LMS解决方案将仿真和基于试验的工程方法结合在一起，既可以在开发的早期对子系统进行验证，又可以为最终系统验证提供高效的测试手段。随着LMS Imagine.Lab平台的发展，LMS为走向基于模型的系统工程开发流程提供了解决方案，即通过构建多物理场子系统和系统模型作为“受控对象”模型，使得在设计的尽可能早期开展基于模型在环（MiL）、软件在环（SiL）和硬件在环（HiL）开发方法的控制系统工程。
1704007991
1704007992
1704007993
1704007994
1704007995
工业4.0实战：装备制造业数字化之道 [:1704005744]
1704007996
工业4.0实战：装备制造业数字化之道 6.2 解决方案
1704007997
1704007998
LMS Imagine.Lab采用基于模型的系统工程方法，面向机电一体化系统仿真，使得LMS Imagine.Lab平台为工程师提供了一个从功能需求直到物理建模和仿真的开放的开发流程。该平台包含三个模块，如图6-1所示。
1704007999
1704008000
1704008001
1704008002
1704008003
图6-1 Imagine.Lab机电一体化仿真解决方案
1704008004
1704008005
·Imagine.Lab AMESim：创建和运行多物理场仿真模型以分析复杂的系统特性，并支持控制系统的设计，从早期的技术参数确定到子系统测试（硬件在环）。
1704008006
1704008007
·Imagine.Lab SysDM：存储和管理横跨不同部门的受控对象和控制系统的模型以及数据。
1704008008
1704008009
·Imagine.Lab System Synthesis：对工程设计问题进行综合，根据性能需求创建产品的架构，对不同技术方案以及配置进行综合的工况设定，驱动仿真并对结果进行后处理的综合环境。
1704008010
1704008011
1.Imagine.Lab AMESim——多学科领域系统仿真的集成平台
1704008012
1704008013
Imagine.Lab AMESim仿真平台通过丰富的专用库，避免了繁琐的数学建模工作，工程师可以对多领域智能系统进行建模和分析，评测多物理领域系统中的各种不同子系统的特性。通过这种方法，设计部门能够根据需要满足的关键品牌属性来综合平衡产品各方面的性能，从而在进行昂贵且耗时的样机测试之前找到最佳的设计方案。由于Imagine.Lab AMESim能够在早期的开发中切实地进行前期的系统仿真，它真正能够实现通过关键的设计功能来驱动新产品的开发。
1704008014
1704008015
Imagine.Lab AMESim拥有一套标准并经过优化的应用库（见图6-2），这些库中包含了4500多个来自不同物理领域预先定义好并经试验验证的部件模型。库中的模型和子模型是基于物理现象的数学解析表达式，描述了系统的液压、气动、电子、机械性能，用户只需把来自各个经过验证的应用库中预先定义好的元件模型组装起来，即可创建基于物理学的系统模型。不同应用库之间完全兼容，省去了大量额外的编程。
1704008016
1704008017
1704008018
1704008019
1704008020
图6-2 Imagine.Lab AMESim应用库
1704008021
1704008022
2.Imagine.Lab AMESim——解决方案
1704008023
1704008024
Imagine.Lab AMESim提供了一个简单易用的一维仿真过程来简化多领域系统的集成，为用户提供了专用的多领域仿真解决方案，用以分析动力传动和变速器、内燃机、车辆热管理、流体系统、地面载荷和飞行控制、车辆系统动力学、能源系统和机电系统等问题。每一个解决方案都包含一套专用应用库，提供各种仿真能力以评估特定子系统的性能。应用库帮助用户快速起步并调整设计以达到在性能、安全性、舒适性、可靠性、油耗、最小排放和优化成本方面的特定要求。例如，分析和优化传动系统的NVH性能，或为内燃机设计良好气道管理及进行ECU标定。通过Imagine.Lab AMESim，可以对系统进行独立的研究，Imagine.Lab AMESim真正的独特之处在于，可以在单一的环境中集成各个系统，以评估它们的交互作用。
1704008025
1704008026
Imagine.Lab AMESim能够用来分析如下问题。
1704008027