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Hybrid simulation using implicit solver coupling with HLA and FMI

International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing 2017年第4期8卷 224-244页

作者： Muhammad Usman Awais Milos Cvetkovic and Peter Palensky National University of Computing and Emerging Science LahorePakistan Department of Electrical Engineering Mathematics and Computer Science TU Delft Building 36Room B36-LB 03.230 Mekelweg 42628CD DelftNetherlands

Hybrid systems such as Cyber Physical System(CPS)are becoming increasingly popular,mainly due to the involvement of information technology in different aspects of *** analysis and verification of hybrid system models,simulation is used *** parts of a common hybrid system may belong to different domains of study,it is sometimes beneficial to use specialized simulation packages(SPs)for each *** this case,parts of a system are simulated in different *** idea may seem simple,but coupling more than one simulation component presents challenges related to numerical *** presented article suggests an implicit solver coupling technique enhanced to facilitate simulation of hybrid models using multiple simulation *** technique is developed using two of the most popular simulation interoperability standards,namely,the High Level Architecture and the Functional Mock-up *** using these standards,the developed algorithm will be useful for a large number of practitioners and *** developed algorithm is described using a generic distributed computation model,which makes it reproducible even without using the *** the verification of results,the algorithm is tested on two case *** results are compared to a monolithic simulator and the proximity of results initiates the validity of the developed algorithm.

关键词： Distributed simulation algorithms co-simulation distributed simulation parallel simulation continuous simulation simulation interoperability DEVS openmodelica Modelica

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基于Modelica的液体火箭发动机系统建模与仿真研究

基于Modelica的液体火箭发动机系统建模与仿真研究

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作者：吴有亮中国航天科技集团公司第一研究院

学位级别：硕士

液体火箭发动机是一种复杂的热流体动力学系统,涉及到流体、燃烧、传热、化学反应等多种学科领域,多领域耦合已成为现代发动机的一个显著特征。当前发动机建模与仿真研究很少涉及全系统多领域,难以考虑不同组件和不同领域的耦合关系,同... 详细信息

液体火箭发动机是一种复杂的热流体动力学系统,涉及到流体、燃烧、传热、化学反应等多种学科领域,多领域耦合已成为现代发动机的一个显著特征。当前发动机建模与仿真研究很少涉及全系统多领域,难以考虑不同组件和不同领域的耦合关系,同时在继承性、拓展性和兼容性等方面还有待进一步提高。Modelica语言是目前盛行的一种多领域物理系统建模语言,已经广泛应用于各类涉及多领域复杂系统的建模与仿真。本文基于Modelica语言设计开发了液体火箭发动机组件模型库,开展了液氧甲烷发动机起动过程和液氢液氧发动机故障模式下工作过程动态仿真研究。首先建立了液体火箭发动机典型组件的动力学模型。其中,离心泵模型采用Suter全特性表达式,克服了起动时零转速和非零流量的计算问题;涡轮模型中效率采用截距为零的多项拟合式表示,解决了起动时零转速下的计算难题;转子模型考虑起动摩擦力矩的影响,能有效分析不同力矩下发动机的工作状况。在推力室模型中考虑燃烧区域的长度、圆柱段及喷管边界层厚度变化和流动加速性等实际情况对燃气侧传热的影响,在巴兹法基础上,通过添加相关修正系数,建立了修正的巴兹法。基于通用化、模块化建模思想,在openmodelica开源仿真软件上,采用“自顶向下的系统分解、自底向上的系统构建”的架构,根据各组件的动力学模型,开发了推进剂及燃气物性、推力室、涡轮泵等仿真模块,并且充分考虑了模型的可扩展性和继承性,建立了液体火箭发动机仿真模型库。基于仿真模型库,建立了液氧甲烷膨胀循环发动机挤压试验的起动动态仿真模型,通过与试验结果对比,初步验证了模型的准确性和适应性。然后对液氧甲烷发动机全系统进行了动态仿真,分析了涡轮泵起动摩擦力矩大小、氧主阀小开度大小、转级时间对起动过程的影响,提出了起动时序的调整建议。另外还建立了液氢液氧发动机氧涡轮后堵塞介质模拟试验系统仿真模型,通过与试验结果对比,初步验证了模型能有效模拟故障模式下发动机参数的变化趋势。之后通过开展氧涡轮后堵塞模拟试验全系统动态仿真,分析了不同堵塞程度下,发动机各主要参数的变化情况。

关键词：液体火箭发动机 Modelica openmodelica 起动过程动态仿真

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多领域仿真建模求解器的交互性研究与实现

多领域仿真建模求解器的交互性研究与实现

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作者：马潇华中科技大学

学位级别：硕士

随着仿真技术、多媒体技术和虚拟现实技术的飞速发展，虚拟实验在多种学科，不同领域的作用越来越显著。然而目前单学科的虚拟实验系统开发没有统一标准，实现方法也不尽相同，存在扩展性差的问题。多领域统一建模语言Modelica为该问题... 详细信息

随着仿真技术、多媒体技术和虚拟现实技术的飞速发展，虚拟实验在多种学科，不同领域的作用越来越显著。然而目前单学科的虚拟实验系统开发没有统一标准，实现方法也不尽相同，存在扩展性差的问题。多领域统一建模语言Modelica为该问题提供了解决办法。遗憾的是基于Modelica的仿真软件，主要是面向单用户的科学计算，实时交互性弱，不支持多用户，无法满足虚拟实验教学平台的需求。提出了基于Modelica的面向虚拟实验教学的多领域交互式仿真机制，它实现了多领域统一建模环境下的多用户实时交互仿真。交互式仿真机制根据虚拟实验教学平台的特点，将Modelica的仿真任务进行划分，并以openmodelica为基础实现了不同交互式仿真任务的仿真求解器运行时环境。同时为了对外提供统一的交互式求解计算服务和弥补openmodelica在计算机仿真建模的薄弱性，交互式仿真机制下的求解器接口驱动提供了统一的求解器调用接口和交互式仿真协议。此外，交互式仿真机制的数据传输层提供了一种基于异步通信机制的Twisted服务框架来完成多任务并发和仿真数据的传输。而且基于TCP协议的数据传输层通过实时交互仿真的时钟控制和逻辑包的序列化等方法保证了仿真数据的实时可靠传输。最后，交互式仿真机制的服务层为管理员提供了各个任务的任务号、任务分配位置、仿真计算状况、仿真过程的统计等信息，保证了虚拟实验教学平台的稳定运行。系统测试表明，面向多领域的交互式仿真机制实现了面向多领域多用户的交互式仿真，并且在不同负载的情况下，整个系统的响应时间变化稳定，保证了整个系统的服务质量。

关键词：多领域建模虚拟实验实时交互式仿真 openmodelica

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永磁同步电机模型微服务实现

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软件导刊 2022年第3期21卷 165-169页

作者：刘子杰王凯上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海出版印刷高等专科学校上海200093

随着工业互联网的发展,工业微服务成为流行方式。传统建模大多使用Simulink等工具,所建模型重用性差,无法脱离仿真平台运行。为此,使用OpenModelic进行PMSM建模,使用Python、Java语言对所建模型导出的FMU文件进行封装调用,形成电机模型... 详细信息

随着工业互联网的发展,工业微服务成为流行方式。传统建模大多使用Simulink等工具,所建模型重用性差,无法脱离仿真平台运行。为此,使用OpenModelic进行PMSM建模,使用Python、Java语言对所建模型导出的FMU文件进行封装调用,形成电机模型微服务,最后部署在Spring Cloud架构上。对电机模型微服务进行仿真实验,结果显示传统模型转变成微服务是可行的。该设计提高了模型的重用性,可使模型脱离平台运行。

关键词： openmodelica Spring Cloud PMSM V/F控制器 DC/AC逆变器微服务

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基于Modelica语言的制粉系统建模与仿真

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软件导刊 2021年第9期20卷 103-107页

作者：晏闽如王凯王亚刚上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海理工大学上海出版印刷高等专科学校上海200093

系统建模的主要目的是了解和研究系统运行特点及其动态特征。制粉系统中磨煤机的惯性与延迟是造成锅炉难以控制的主要因素,因此建立能够直观反映制粉系统强耦合、非线性特征的控制系统具有重要意义。使用多领域复杂物理系统的建模语言Mo... 详细信息

系统建模的主要目的是了解和研究系统运行特点及其动态特征。制粉系统中磨煤机的惯性与延迟是造成锅炉难以控制的主要因素,因此建立能够直观反映制粉系统强耦合、非线性特征的控制系统具有重要意义。使用多领域复杂物理系统的建模语言Modelica,在开发环境openmodelica下,充分利用软件面向对象功能,以及参数化、模块化、图形化特点,建立一个开放的可扩展制粉系统模型。仿真结果表明,Modelica/openmodelica仿真软件是一种针对物理建模的有效工具,能够很好地反映制粉系统实际状况。

关键词： Modelica openmodelica 制粉系统仿真建模

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