一种工程机械整机仿真模型构建系统及方法

技术领域

本发明涉及一种工程机械整机仿真模型构建系统及方法，属于工程机械建模与仿真技术领域。

背景技术

Modelica是一种应用于多领域物理系统建模和仿真的工具语言，具有非因果性和面向对象性的突出优点，部件模型易重用。Modelica语言在液压系统，传动系统、控制系统、机械结构系统、电路系统、动力系统等领域具有强大的建模功能。在工程机械机电液控一体化仿真分析工作中，系统模型的搭建是一项非常关键的任务，它是系统模型正确仿真运行的前提和基础。

可靠性框图是具有代表性的图形和计算工具，用于系统建模，能够直观的表现出系统所有单元之间的相互依赖关系以及各组合件之间的逻辑关系。以往的建模方法是针对一个系统，设计人员先确定系统模型的拓扑结构，然后搭建多个模型来满足不同系统阶段的需求。例如需要搭建一个独立的整机系统模型，并且要保证它的拓扑结构与其他模型一致，这就导致建模效率低、容易出错、模型体系性较差、不易于拓展和维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种工程机械整机仿真模型构建系统及方法，不仅实现了建模过程的标准化和统一化，提高了建模效率和用户的使用体验，还降低了对建模人员技能水平的要求和建模人力成本。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种工程机械整机仿真模型构建方法，包括：

获取外部输入的基模板选择数据、连接关系数据和元件参数数据；

基于基模板选择数据选择与机型匹配的基模板；

基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系；

基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模；

响应于整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，构建系统模型，以及，向后台服务器提交保存请求，其中，所述后台服务器采用Modelica建模语言对模型进行编译和描述。

进一步的，所述基模板依据不同机型构建，且基模板能够定义机型的基本信息，所述基本信息包括机型类型、子系统信息和子系统间的组织结构关系。

进一步的，基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系，包括：首先构建整机各系统的连接关系，然后在各系统中分别构建元件的连接关系，其中，起始连接器和终点连接器通过正交化连线将模块连接起来，连线端点表示模块连接器，连线表示数据传递关系。

进一步的，基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模，包括：

通过改变元部件参数对产品模型进行性能仿真和优化设计；

通过对话框设置每个参数条目的变量值，并选取变量所使用单位。

进一步的，所述参数条目包括变量名、变量值、变量单位和相应描述信息。

进一步的，所述后台服务器接收到保存请求后，通过获取部件链表，遍历部件链表和连接链表，添加部件模型代码和连接命令，生成系统模型的MO文本，提交至服务器OpenModelica进行编译求解。

进一步的，所述后台服务器通过调用计算服务器上的OpenModelica软件接口，对模型进行编译求解，然后将求解结果返回至客户端进行数据展示。

第二方面，本发明提供了一种工程机械整机仿真模型构建系统，包括：

数据接收模块：用于获取外部输入的基模板选择数据、连接关系数据和元件参数数据；

基模板选择模块：用于基于基模板选择数据选择与机型匹配的基模板；

整机构建模块：用于基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系；

整体建模模块：用于基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模；

在线建模模块：用于响应于整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，构建系统模型，以及，向后台服务器提交保存请求。

第三方面，本发明提供了一种工程机械整机仿真模型构建装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明在浏览器端利用图块化模型搭建整机模型各系统的整体逻辑关系，通过点击整体模型所包含的各个系统，逐层选取各系统所包含的部件模型、元件模型，以此建立各个系统之间的接口关系，进而搭建整机仿真模型。该方法适用于构建特定类型产品的专用快速建模仿真平台，不仅实现了建模过程的标准化和统一化，提高了建模效率和用户的使用体验，还降低了对建模人员技能水平的要求和建模人力成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的整机模型建模整体流程图；

图2是本发明实施例一提供的分布式建模自顶向下整体框架图；

图3是本发明实施例一提供的分布式自顶向下模型构建系统设计图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例公开了一种Web环境下基于层次化结构模板的Modelica模型快速构建方法，本方法基于B/S架构，基于层次化结构模板的整机模型构建方法具有更高移植性、扩展性和可维护性，具体建模过程主要包括以下几个步骤：

S1、如图1所示，构建层次化建模的整体逻辑关系；依据不同机型构建的基模板用于定义机型的基本信息，包括机型类型、子系统信息、子系统间的组织结构关系；

S2、图2为分布式建模自顶向下整体框架，分别构建整机各个系统的顺序连接关系，然后在每个系统内部自顶向下选择所包含的部件、元件，逐层实现产品系统模型的具体和细化；

S3、基于结构模板建立建模目标对象统一规范的表达标准，通过建立的模板库实现对建模知识的积累、管理、重用和共享。针对特定的建模对象类型构建对应的图形化快速建模环境，首先构建整机各系统的连接关系，如图2所示；然后在各系统中分别构建元件的连接关系，进行建模连接时，模型的起始连接器和终点连接器通过正交化连线将模块连接起来，连线端点表示模块连接器(数据传递接口)，连线表示数据传递关系，以此形成网状系统，用以描述模块之间的组织结构关系；

S4、在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，在元件模型库中选取所需元件模型，双击元件图标，打开元件级视图界面进行元件参数设置；

元件参数设置的功能包含以下几个方面：

(1)通过改变元部件参数对产品模型进行性能仿真和优化设计：通过更改关键元件或部件的性能参数，并通过仿真计算来研究相关参数的改变对产品总体性能的影响，进而对相关参数进行优化设计；

(2)参数设置对话框中的每个参数条目包括变量名、变量值、变量单位和相应描述信息，用户可设置变量值，并选取变量所使用单位；

(3)用户双击模型图标，以当前模型ID向服务器请求模型参数链表信息，并在独立参数窗口进行显示，方便用户高效地完成部件编辑和参数修改。用户点击新建，弹出新建模型子窗口，在窗口填写模型名、模板类型、存储路径，点击确认，新建一个模板。在系统模板库中选取所需建立产品模型的基模板，自顶向下逐级对产品进行模块化分解，每个模块在物理功能上具有相对独立性，从而实现对模板信息的逐级个性化配置。

S5、整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，简洁快速地构建系统模型。

S6、提交保存请求，服务端获取部件链表，遍历部件链表，添加部件模型代码。遍历连接链表，添加连接命令。生成系统模型的MO文本，提交至服务端OpenModelica进行编译求解。在浏览器端完成模型的图形化建模，将图形信息以svg图形格式上传服务端，调用计算服务器上的OpenModelica软件接口，对模型进行编译求解，然后将求解结果返回至客户端进行数据展示。

实施例二：

一种工程机械整机仿真模型构建系统，可实现实施例一所述的一种工程机械整机仿真模型构建方法，包括：

数据接收模块：用于获取外部输入的基模板选择数据、连接关系数据和元件参数数据；

基模板选择模块：用于基于基模板选择数据选择与机型匹配的基模板；

整机构建模块：用于基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系；

整体建模模块：用于基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模；

在线建模模块：用于响应于整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，构建系统模型，以及，向后台服务器提交保存请求。

实施例三：

本发明实施例还提供了一种工程机械整机仿真模型构建装置，可实现实施例一所述的一种工程机械整机仿真模型构建方法，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行下述方法的步骤：

获取外部输入的基模板选择数据、连接关系数据和元件参数数据；

基于基模板选择数据选择与机型匹配的基模板；

基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系；

基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模；

响应于整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，构建系统模型，以及，向后台服务器提交保存请求。

实施例四：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，可实现实施例一所述的一种工程机械整机仿真模型构建方法，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现下述方法的步骤：

获取外部输入的基模板选择数据、连接关系数据和元件参数数据；

基于基模板选择数据选择与机型匹配的基模板；

基于连接关系数据在所述基模板中分别构建整机各个系统及元件的顺序连接关系；

基于元件参数数据在各个系统依次向下进行元件选取和参数设置，进行整体建模；

响应于整体建模完成后，将svg格式的图形信息提交至后台服务器解析，实现图形化在线建模，构建系统模型，以及，向后台服务器提交保存请求。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。