一种基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115963735A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211164857.8(22)申请日2022.09.23(71)申请人厦门大学地址361000福建省厦门市思明南路422号(72)发明人侯亮吴彬云王少杰卜祥建吴衍锋(74)专利代理机构厦门市首创君合专利事务所有限公司35204专利代理师王婷婷(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法(57)摘要本发明公开一种基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法，该方法包括如下步骤：首先，将装载机系统分解得到系统模型、子系统模型、部件模型和元件模型，并建立装载机系统模型；然后，采用Modelica语言进行外部函数C代码的封装和调用，建立数据通讯接口模型；接着，基于标定参数和仿真数据建立装载机物理系统与仿真模型之间的连接和实时通讯；最后，开展多工况变负载下装载机实际铲装作业，对装载机仿真模型进行实时标定和半实物仿真测试。本发明基于Modelica语言所构建的装载机仿真模型具有层次化、可重用和可扩展性，极大提高建模效率。实时标定后的模型具有更高的可信度，半实物仿真的试验结果更接近实际，能更有效的实现装载机的性能分析与测试。CN115963735ACN115963735A权利要求书1/2页1.一种基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将装载机进行系统分解，得到模型库架构，所述模型库架构由顶层到底层依次包括系统模型、子系统模型、部件模型和元件模型；S2：采用Modelica语言对装载机系统根据模型库架构，将元件进行数学建模并封装得到元件模型库，由元件模型库通过集成和扩展，封装为具有特定功能的部件模型库，所述元件模型库和部件模型库形成子系统模型，子系统模型通过耦合接口传递数据，并通过拖拽和连线的方式，建立装载机系统模型；S3：采用Modelica语言进行外部函数C代码的封装和调用，建立数据通讯接口模型；根据装载机系统模型标定参数和仿真数据，解析标定参数和仿真数据传输中相应的数据值，并建立数据值与装载机系统模型的映射关系，从而建立装载机仿真模型；并将构建的装载机仿真模型和运行环境布置于工业PC；S4：获取标定参数和仿真数据，通过在多工况变负载下的装载机物理系统上外接传感器并通过LIN总线通讯以及通过CAN总线通讯获得标定参数和仿真数据；将在装载机物理系统获取的标定参数和仿真数据通过LIN通讯适配器和CAN通讯适配器与装载机仿真模型进行连接与实时通讯；S5：装载机仿真模型进行实时标定和半实物仿真测试；对于模型标定阶段，将在装载机物理系统获取的标定参数用于装载机仿真模型的实时标定，并将实时标定后的装载机仿真模型用于半实物仿真测试；对于仿真测试阶段，将在装载机物理系统获取的仿真数据作为控制信号用于驱动装载机仿真模型实现模型的仿真和计算，并输出相应仿真结果，将仿真和计算结果作为反馈信号发送给装载机物理系统，实现装载机物理系统与装载机仿真模型的实时通讯与半实物联合仿真。2.根据权利要求1所述的基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法，其特征在于，步骤S1中所述子系统模型包括但不限于：动力系统模型、行驶系统模型、转向系统模型、主阀系统模型、执行机构系统模型、液压辅件系统模型、机械系统模型和控制系统模型；所述部件模型包括但不限于：发动机模型、液力变矩器模型、离合器模型、变速箱模型、驱动桥模型、减速器模型、轮胎模型、转向器模型、各类液压阀模型、液压缸模型、液压管模型、过滤器模型、储能器模型、动臂模型、铲斗模型、车身基座模型、控制手柄模型和PID控制模型。3.根据权利要求1所述的基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法，其特征在于，步骤S3中采用Modelica语言进行外部函数C代码的封装和调用方式包括但不限于：使用C文件，在annotation中用Include注解包含被调用函数实现的C文件使用链接库文件，在annotation中用Library注解指定链接库，从而调用指定库中的函数；无外部文件，在annotation中用Include注解直接嵌入C代码。4.根据权利要求1所述的基于Modelica的装载机模型实时标定与半实物仿真测试方法，其特征在于，步骤S3中所述外部函数是指实现通讯接口模型可靠运行和数据通讯的相关函数，包括但不限于：开启设备函数、读取设备信息函数、发送与接收数据帧函数、初始化2CN115963735A权利要求书2/2页和启动通道函数。5.根据权利要求1所述的基于Mode