【Adams应用教程】第10章ADAMS参数化建模及优化设计

个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过小，虚拟样机模型自动得到更新。如果，需要仿各次仿真分析的结果。通过各次分析结果的研(1)设计变量的变化对样机性能的影响。(2)设计变量的最佳取值。试验设计(DesignofExperiments,DOE)考试验的效果也很好。传统上的DOE是费时费力法或者施加强力的方法混合使用来探究和优化机械系统的性能。但当设计方案增加时,这些方s不能给出因素之间相互影响的信息,而进行多次仿真同时测试多个不同的因素会得到大量的输ADAMS/Insight提供一个定制计划和分析工具来进行一系列的试验，并且ADAMS/Insight帮助确定相关的数据进行分析,并自动完成整个试的目的就是测量出虚拟样机模型的性能,制造过(1)确定试验目的。例如,想确定那个变量(2)为系统选择你想考察的因素集,并设计(3)确定每个因素的值,在试验中将因素改(4)进行试验,并将每次运行的系统性能记(5)分析在总的性能改变时，哪些因素对对设计试验的过程的设置称为建立矩阵试验(设计矩阵)。设计矩阵的列表示因素，行表设计矩阵给每个因素指定每次运行时的水平级的某因素和某些因素的组合;确定每个因素的类型。在ADAMS/Insight中有六种内置设计己创建的设当使用内置的设计类型时,ADAMS/Insight根l(1)FullFactorial是所有设计类型中综合(2)Plackett-Burman设计类型适用于在大的传统设计类型运行的次数最少,但不允许用户(3)FractionalFractorial和Plakett-Burman使用的是FullFactorial专门的于筛选重要变量并主要用于两水平的因素,能够(4)Box-Behnken设计类型使用设计空间(5)CCF(CenterCompositeFaced)设计类型使用的是每个数据轴上的点(开始点),以及设计空间的角点(顶点),和一个以上的中心点。(6)D-Optimal设计类型产生的是将系数最小化规则从大量候选因素中随机抽取的行所将以前试验中已存在的行提供给新的试验,并对的情况下，成为最佳选择,。10.2.3优化分析(Optimization)优化是指在系统变量满足约束条件下使目虽然Insight也有优化的功能，但两者还是可以达到有效提供优化分析算法的运算速在仿真建模的时候需要提供一个良好的创建模模提供了这样一个机制――参数化建模机制，它.1节中，对参数化建模做了简要的介为例，着重介绍参数化点坐标的方式参数化建臂独立前悬架系统主要部件有上摆臂(UCA，UpperControlArm)、下摆臂(LCA，拉杆(TieRod)、测试台(TestPlane)、地面(Ground，由于车身固定在地面上，因此车身和地面为一体)，它们之间由铰链联接，并提供接关系图如下:grid…，见图10-2。在弹出对话框中选择GloabXZ(图10-3)在主工具箱，点击视图设置(图图10-310-4(2)单位设置。点击菜单命令Settings－>Units…，选择MMKS。(3)消息窗口设置。点击菜单命令ViewError。要提供多体系统模型中各个对象(部件、约束、标架、力、力元等)的位置坐标，修改对象通过>创建模型部件->创建联接关系->创(1)确定参数化点表10-1模型的参数化表坐坐标值(X,Y,说Z明383.0后端与车体铰链联接点序号388.0前端与车体铰链联接点364.0与下摆臂铰链650.0后端与车体铰链联接点708.0前端与车体铰链联接点686.0与上摆臂铰链e471.0拉杆与车体铰链联接点拉杆铰链联接点体上)Z507.0几何实体辅助点(2)创建参数化点创建参数化点在ADAMS/View中有两种方507.0几何实体辅助点与转向节铰链式，一种是通过主工具箱中快捷图标创建，另Navigator…”来创建。见图10-6即菜单命令。随后出现CommandNavigator对系统弹出创建点对话框(图10.3-8)。图10-8创建点对话框名字，在编辑框Location的数据输入点的坐标“中输入架里的坐标，如果不填则视为全局标架下的坐或者点击Apply，直接改动名字，输入坐标。创图10-9创建几何形体图10-10创建几何形体对话框(3)创建模型部件在ADAMS中必须先有部件才能为其创建第第在“CommandNavigator”对话框中展开“cylinder”弹出对话框，在名字框可以改将几何实体创建到它属于的部件，这里将光标移到“CenterMarker”编辑框中，右击鼠标选择“Marker”，在出现的子菜isMarker是ADAMS中是重要的对象，ADAMS中的几何实体，约束、力、力元都由Marker定义。我们将根据已创建成功的参数化点来创建Marker，这样当我们修改参数化点的表2模型部件列表图10-14求两点距离函数图10-15输入两点“Radius”编辑栏中输入15，点击“OK”，则几何体创建成功。然后根据点过上述方式分别为余下部件创建几何实体DMDMknknknknCenterMarkerCenterMarkerodmiddlerodknuckleAlongAxisLCACylinder1Cylinder2Cylinder1Cylinder1Cylinder1Cylinder2Cylinder3Cylinder4Cylinder1Cylinder2tierodKnuckleodknuckle间没有转动，两者属于同一部件；(4)创建约束图10-17创建约束对话框3．在横向拉杆(tierod)和车体(ground)困难，这里将其创建过程描述如下：Marker来为铰定向。JIMarkerName编辑框中右击选择对话框，这里先创建属于地面的IMarker，它的Z轴为水平方向.将名字改为图10-19创建I标架对话框建横向拉杆上的JMarker，其Z轴为横向xis图图10-20创建J标架对话框铰类IPart型Orientatitierod旋转铰旋转ternterngsPartonLocatiJ铰铰nternter平移副enterinplae(5)创建驱动“MotionOnJoint”。4．点击“OK”。驱动有平移和旋转两种，有点驱动(加在Marker上)和铰驱动(加在铰上)，通过在此加一个平移类型的铰驱动，相当于给测试平台双摆臂独立前悬架的参数化模研究、试验设计和优化设计这三种参数化分析1．参数化分析操作步骤(2)选择参数化分析的类型：设计研究ADAMS/View根据选择不同的分析类型，分别(3)在SimulationScript文本输入框输入(4)选择测量(Measure)或目标(Objective)(5)如果选择测量(Measure)，在选择框，(6)如果选择的对象类型是目标ctive(7)参数化分析结果的保存。图10-23参数化结果保存对话框选择将参数化分析结果保存到数据库的工(8)参数化分析结果的删除。在处点击通过在数据库浏览器中选择希望删除的参数化(9)参数化分析结果曲线的绘制。选择绘若选择Measurevs.TimeForAllRuns选10)参数化结果报表显示。选择表格报告工在ColumnWidth对话框，输入表格列的宽在Precision对话框，输入表格中数值的精若在信息窗口显示表格，可以选择DisplayinInformationWindow。(11)设计变量值的更新，利用参数化分析对话框中提供的更新变量工具对话框中提供的更新变量工具，设置试验或迭代时的设计变量值，在Trial对话框，输入希Optimizer。选择Display按钮，可以显示在参数化分析图10-27显示方式参数设置对话框选择Output按钮，可以显示控制参数化分择是否保存仿真输出结果以及以怎样的文图10-28分析过程输出参数设置对话框a．在Algorithm栏可以选择优化分析的运c．在Max.Iterations栏，输入最大的迭代e．在Differencing选择栏，选择采用的差法(Forward)。(13)设置完成后，选择Start键，运行参2．目标对象的设置有关性能，并将这些目标简化为ADAMS/View(1)建立测量目标。在建立测量目标时，只需要优化样机模型中某点的位置或速度(2)使用测量(Measure)。在确定了需要(3)使用目标对象(Objective)。在需要对模型的输出进行复杂的处理和计算的场合可以ADAMS/View提供了以下几种可供选择的ADAMS/View函数对象处理仿真结果，可以计此将目标函数对象同ADAMS/View的仿真分析作为目标值。使用宏和变量可以允许执行一组项，再选择New命令，显示产生设计目标对话2．在Definitionby选择框，选择使用的对3．在Definitionby选择框下面的输入框，设计变量对系统性利用上节建立的参数化模型，对该悬(Camber_Angle)进行设计研究，分析哪些参义测量(或目标)->设计研究->得到结果，具体(1)定义设计变量一种是在build菜单选择DesignVariable,图10-31设计变量的修改在图形区，将鼠标移至上摆臂与转向节铰—Point:uca_knuckle，在其子菜单中选择z在菜单Build中选择DesignVariable、RelativetoValue在－、＋Delta编辑框ToolsTableEditor命令，显示如图有关特性，表10-4列出了控制设计变量值表10-4设计变量值的控制参数(NONE)表示没有值、百(2)定义测量函数。图10-32Marker创建对话框2．定义测量函数。在菜单Build，选择部对话框输入这里MARKER11是定位在参数化点外倾角的测量“ATAN2(DZ(.model_1.knuckle.MARKER_18,orin))”据具体的坐标系。在这里我们的坐标系是XOZ，故求前束角时(水平面上Knuckle与X轴的夹角)为ATAN2(DY，DX)外倾角时为ATAN2(DZ,DX)。(3)运行设计研究3．选择设计变量；可以在DesignVariableDV。4．定义设计变量的范围，在DefaultLevel对话框输入变量范围的等分水平数，(4)得到结果e设计变量DV_1DV_2值M_Toe_AngleM_Ca完成仿真分析以后，ADAMS/View在当前的样机关系树下，建立一个名为Last_Multi的分析对象。在此分析对象中含有一组名为Design_Study_Results的设计研究分析结果，其中包括以下分量：1)试验Trial，其中包括仿真分析的次数。2)与设计变量同名的分量，其中包含每次3)所有的测量或目标，这些分量与定义的个名为Last_Multi的分析对象。在此分析对象了Last_Multi的分析对象，进行新的分析后， (目标)->仿真后进入ADAMS/Insight->设置因->创建工作矩阵->运(1)建立设计变量(2)建立响应(目标)(3)进行仿真，然后进入Insight点击Export，弹出对话框(图10-38)InsightExport对话框图10-383、选择模型和脚本，点击OK，随后会出来一个DOS窗口(只有在退出Insight后才会消图10-39ADAMS/Insight界面(4)创建因素集和响应择为Moderate。可以在Abbrevation中修改因mmApply击工义了一个因素。按照上述方式添加假如需要添加的因素集比较多，可以按住击按钮Apply，然后点击工具条中的添加一个(5)选择试验策略者点击工具条中的，则图形区出现如下对话2．同样在Dsign下点击第四项－Work(6)运行试验具条中的，或者在主菜单中选择(7)结果分析ADAMS/Insight，点击Display，在弹出的对话框中点击OK，进入ADAMS/Insight。 (输出为web文件)变亮。号的黄色圆点表示拟合准则可以在容忍范R2adj(8)优化结果可以使用Insight进行优化，如果是单目标优化，则只是涉及到一个响应(目标)，如果进弹出优化窗口(图10-44)；通过滑块修改一个或同时修改多个因素的点击按钮Update。2．通过更改响应(目标)来优化点击按钮Run。图10-44模型优化的设置(9)输出结果为web文件图10-45输出的HTML格式文件测响应(目标)的变化。在DV_1的编辑框中直 (目标)值发生改变，或者点击“＋”号，在因在State和Effects前面的复选框上打勾选影响大小。从图中看出，因素DV_3对响应(前束角)影响比较大。体操作类似于设计研究。但Insight是ADAMS专门用于DOE的模块，功能更为强大。设计变量及及建立响应(目标)的建立如上节。计变量的名称。也可以显示弹出式菜单，选择(2)如果有一个或多个设计变量仅定义了或FileInput。eDirectInput方法，表示直接输入试验的次次数，在TrailMatrix栏输入每次试验的设输入试验的次数和参数值，此时，可以在TrailMatrixFile栏输入包含试验数据矩阵(5)选择Start，开始试验设计分析。ADAMS/View根据试验设计矩阵定义的参分析以后，再将所有的设计变量设值为原先的优化分析是求出影响最大的参数在取什么值的时候能使测量(目标)达到最大(或者最小)。1．实验