[发明专利]机械液压联动仿真参数的实时交互方法

摘要

机械液压联动仿真参数的实时交互方法属于机电一体化技术领域，其特征在于，基于机床动力学仿真软件(如ADAMS)和液压动力仿真软件(如Easy5)，在联动仿真中间件的作用下，依次通过其设有人机界面的应用功能实现层，设有时间管理指令、用以确定机械液压交互参数关系的数据管理指令和错误捕获指令的中间管理层，以及包含交互模块和接口模块的中间件功能层，根据设定的联动仿真步长和仿真时间在机床动力学软件与液压动力仿真软件之间实现油缸活塞杆位置、速度以及输出力等参数的实时交互，从而实现了机液液压系统的联动仿真。

主权项

机械液压联动仿真参数的实时交互方法，其特征在于，所述方法是借助于计算机联动仿真中间件依次按以下步骤实现的：步骤(1)，初始化，建立：一个在机械液压联动仿真时实时交互机床动力学参数和液压动力学参数的联动仿真中间件，一个机床动力学仿真软件ADAMS模块，以下简称ADAMS模块，一个液压动力学仿真软件EASY5模块，以下简称EASY5模块，在所述的ADAMS模块中，建立有输出类型状态变量和用于输入机械交互参数的运动激励器，其中：输出类型状态变量，设定为输出到所述Easy5模块的液压缸活塞杆位移和活塞杆速度，是一种机械交互参数，当输出参数为所述液压缸活塞杆位移时，参数值定义为位移量的Displacement Magnitude函数，同时设定位移标尺两端的标志量，当输出参数为所述活塞杆速度时，参数值定义为位移方向的Velocityalong Line of Sight函数，同时设定速度标尺两端的标志点及速度方向的参考点，作为运动激励器驱动参数的激励力的大小设定为所述Easy5模块的油缸输出力，一个运动激励器只对应一个驱动参数，当一个驱动方向有多个驱动参数时，只能在一个驱动上设定约束，所述ADAMS模块向所述联动仿真中间件输出一个Control Plant文件，其中包括所述输入/输出交互参数，在所述Easy5模块中，建立一个动态链接库dll文件，作为与所述联动仿真中间件通信的中间文件，其中包括输出到所述ADAMS模块的油缸输出力，以此来决定所述油缸的活塞杆位置与速度，所述联动仿真中间件，包含有：应用功能实现层、中间件管理层和中间件功能实现层，其中：应用功能实现层，设有人机操作界面，供用户设置包括联动通信步长、机械液压联动仿真参数的交互关系在内的中间件参数，并以曲线形式实时显示当前仿真时刻下各联动仿真的机液交互参数的具体数值，中间件管理层，包含：负责参数对应关系管理的CDataRelation类、负责时间管理的CTimeManage类以及负责错误捕捉的CErrorCatch类，其中：参数对应关系管理类CDataRelation，根据来自所述应用功能实现层的机液交互参数之间的连接关系，生成用于描述包括油缸的活塞杆位移和速度在内的机床动力学参数和包括油缸输出力在内的液压动力参数之间的对应关系，时间管理类CTimeManage，根据来自应用功能实现层的联动仿真步长确定中间件从所述ADAMS模块和Easy5模块的采样时间点，所述两个模块的仿真步长都小于联动仿真步长，以保证联动仿真时机液交互参数的充分交互，中间件功能实现层，含有：交互模块、第一通信接口模块(1)和第二通信接口模块(2)，其中：交互模块中，描述联动仿真实时交互参数的CSimulationData类，根据来自所述中间件管理层的参数对应关系管理类CDataRelations类，建立包括向两个联动仿真方向，包括机械向液压方向和液压向机械方向，的实时对应的联动仿真用的机械动力学参数和液压动力参数之间的具体对应关系，第一通信接口模块(1)，负责与机床动力学仿真软件ADAMS之间的数据通信及数据采样，同时又从所述交互模块接收液压驱动参数并传递给所述的机床动力学仿真软件ADAMS，第二通信接口模块(2)，从液压系统仿真软件Easy5的实时仿真结果中采样所述液压参数并转发给所述交互模块，同时，又从所述交互模块接收机械动力参数并传递给所述液压液压系统仿真软件Easy5；步骤(2)，在所述中间件管理层的作用下，所述联动仿真中间件按以下步骤实现机械系统和液压系统的机液交互参数的联动仿真：步骤(2.1)，用户通过所述应用功能实现层中的人机操作界面设置联动仿真通信步长和联动仿真用的机液交互参数之间的连接关系，步骤(2.2)，所述中间件管理层从所述应用功能实现层输入所述联动仿真用的机液交互参数之间的连接关系和联动仿真通信步长并且执行步骤(2.3)和步骤(2.4)，步骤(2.3)，根据所述联动用的机液交互参数之间的连接关系生成用于描述变量对应关系的类CDataRelations，并传递到所述中间件功能实现层的交互模块，类CSimulationData描述机液交互参数，判定并分机械向液压方向和液压向机械方向两个方向进行参数传递，步骤(2.4)，当步骤(2.3)中判定为液压向机械方向参数传递时，所述中间件管理层根据联动仿真步长和ADAMS仿真步长决定的采样间隔从所述ADAMS模块的Control Plant中采样，把ADAMS模块中包括油缸活塞杆位移和速度在内的机械互动参数打包成第一接收数据包Receiving Data Package(1)，送往所述交互模块，并传递到所述的Easy5模块中，同时又把交互模块从所述Easy5模块中获得的包括油缸输出力在内的液压互动参数的第一发送数据包Sending Data Package(1)传递给所述的ADAMS模块的Control Plant文件，接收与发送数据包中分别是含有仿真数据包生成时间节点信息的CReceivingData与CSendingData类的对象，步骤(2.5)，当步骤(2.3)中判定为机械向液压方向参数传递时，所述中间件管理层根据联动仿真步长和Easy5仿真步长决定的采样间隔从所述dll文件中采样，把包括油缸输出力在内的液压互动参数打包成第二接收数据包Receiving Data Package(2)，通过所述交互模块传递给所述ADAMS模块的Control Plant中间文件，同时把交互模块从所述ADAMS模块中获得的包括油缸活塞杆位移和速度在内的机液互动参数的第二发送数据包Sending Data Package(2)传递给所述的dll文件，接收与发送数据包中分别是含有仿真数据生成时间节点信息的CReceivingData与CSendingData类的对象。