CN112883501A - 一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，涉及拖拉机技术领域，本发明中拖拉机系统构建架构，分别构建拖拉机的各个部件系统模型，为整车模型系统的建立提供支撑；拖拉机用户自定义模型架构，对模型库中已有的部件进行调用，对模型库中未有的部件进行组件开发，为构建拖拉机整车模型提供支持；拖拉机整车建模与分析架构，能够快速的建立拖拉机整车模型，并对拖拉机整车模型进行仿真，上述架构基于Modelica语言搭建拖拉机整车模型库，实现拖拉机产品的设计与研发，可以避免反复从头建立整车模型，这种重用可节省开发时间，避免编程错误，同时也简化了维护，提高拖拉机产品的设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及拖拉机技术领域，具体涉及一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法。
背景技术
已知的，随着对农业机械要求不断的提高，进而带动拖拉机的市场需求与日俱增，然而，传统设计拖拉机的方式研发周期长，对研发人员的标准较高，难以满足用户需求。虚拟设计作为工程领域新的设计手段应运而生，从而将虚拟样机技术应用到拖拉机设计中。
随着近几年拖拉机相关技术不断的发展，全球大国拖拉机制造商着力研发拖拉机，为提高传统拖拉机的操作性、舒适性和安全性而努力。但是在研发过程中拖拉机的关键性技术并未得到改善并且研发周期长、研发成本高、研发效率低。
那么提供一种基于虚拟样机技术的拖拉机研究的数字化系统架构，不但能够对拖拉机的功能进行仿真模拟和优化分析，还能够在设计阶段发现样机缺陷，优化样机参数，完善设计方案，给拖拉机制造商节省研发周期、节约成本，并提高在全球的市场竞争力。因此，如何提供一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，本发明不但解决了对拖拉机的功能进行仿真模拟和优化分析，还实现了在设计阶段发现样机缺陷，进一步优化样机参数，完善设计方案，给拖拉机制造商缩减了研发周期、节约了成本，并提高在全球的市场竞争力等。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，所述方法具体包括如下步骤：
第一步、构建拖拉机系统架构：
分别构建拖拉机的各个部件系统模型，为整车模型系统的建立提供支撑；
第二步、构建拖拉机用户自定义模型架构：
对模型库中已有的部件进行调用，对模型库中未有的部件进行组件开发，为构建拖拉机整车模型提供支持；
第三步、构建拖拉机整车建模与分析架构：
首先分析拖拉机的整车模型，然后根据整车模型，在已有模型库中调用与整车模型匹配的部件系统模型，另外基于Modelica语言组建在已有模型库中未有匹配的拖拉机部件系统模型，从而构建拖拉机整车系统模型，最后对所组建各个系统模型的参数进行配置并进行仿真验证；
第四步、构建基于Modelica语言搭建拖拉机整车模型库：
由Modelica标准库和用户自定义模型库组成拖拉机整车模型库，最终实现拖拉机产品的设计与研发。
所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，所述第一步构建的拖拉机系统包括动力系统模块、机械部件模块、控制模块和附件模块，所述动力系统模块包括发动机、电机和PTO，机械部件模块包括传动系、悬架、车轮、制动器和底盘总成，控制模块包括驾驶员控制和整车控制，附件模块包括行驶环境和仿真路况。
所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，所述第四步中拖拉机整车模型库由动力系统模型库、机械部件模型库、控制模型库和附件模型库组成。
所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，所述第四步中Modelica标准库和用户自定义模型库，由components、package、connector、subsystems和architectures共同搭建整车系统模型。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明利用Modelica语言的模型组建功能和非因果建模的组合方法，将其封装成可重用的组件模型，可以避免反复从头建立整车模型，通过这种重用的方式可节省开发时间，也可避免Modelica语言编程错误，同时也简化了维护，并且，利用Modelica语言设计了拖拉机模型库，并给出了拖拉机子系统和车辆模型的标准接口定义，将拖拉机各领域子系统结合成一个易于使用、拖放的系统构架，在这个构架中，可以对所设计的模型很方便的构建和模拟等，适合大范围的推广和应用。
附图说明
图1为本发明的系统架构；
图2为本发明中拖拉机系统构建架构；
图3为本发明中拖拉机模型库架构；
图4是本发明中拖拉机用户自定义模型架构。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～4所述的一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，所述方法具体包括如下步骤：
第一步、构建拖拉机系统架构：
分别构建拖拉机的各个部件系统模型，为整车模型系统的建立提供支撑；实施时，构建的拖拉机系统包括动力系统模块、机械部件模块、控制模块和附件模块，所述动力系统模块包括发动机、电机和PTO，机械部件模块包括传动系、悬架、车轮、制动器和底盘总成，控制模块包括驾驶员控制和整车控制，附件模块包括行驶环境和仿真路况；
第二步、构建拖拉机用户自定义模型架构：
对模型库中已有的部件进行调用，对模型库中未有的部件进行组件开发，为构建拖拉机整车模型提供支持；
第三步、构建拖拉机整车建模与分析架构：
首先分析拖拉机的整车模型，然后根据整车模型，在已有模型库中调用与整车模型匹配的部件系统模型，另外基于Modelica语言组建在已有模型库中未有匹配的拖拉机部件系统模型，从而构建拖拉机整车系统模型，最后对所组建各个系统模型的参数进行配置并进行仿真验证；
第四步、构建基于Modelica语言搭建拖拉机整车模型库：
由Modelica标准库和用户自定义模型库组成拖拉机整车模型库，最终实现拖拉机产品的设计与研发；实施时，拖拉机整车模型库由动力系统模型库、机械部件模型库、控制模型库和附件模型库组成；Modelica标准库和用户自定义模型库，由components、package、connector、subsystems和architectures共同搭建整车系统模型。
拖拉机系统构建架构，分别构建拖拉机的各个部件系统模型，为整车模型系统的建立提供支撑；拖拉机用户自定义模型架构，对模型库中已有的部件进行调用，对模型库中未有的部件进行组件开发，为构建拖拉机整车模型提供支持；拖拉机整车建模与分析架构，能够快速的建立拖拉机整车模型，并对拖拉机整车模型进行仿真，上述架构基于Modelica语言搭建拖拉机整车模型库，实现拖拉机产品的设计与研发。利用Modelica语言的模型组建功能和非因果建模的组合方法，封装成可重用的组件模型，可以避免反复从头建立整车模型。这种重用可节省开发时间，避免编程错误，同时也简化了维护，提高拖拉机产品的设计效率等。
本发明在具体实施时：如图1所示，对于拖拉机模型分析，根据构成拖拉机的各个系统的学科领域不同，其各个系统属于Modelica标准库中的机、电、液、控等领域模型子库，运用多领域模块化划分的思想把拖拉机分解为动力系统模块、机械部件模块、控制模块及附件模块。划分拖拉机系统并确定拖拉机每个系统之间的连接关系，再将系统不断地划分为子系统，直到系统可以用基本的物理规律来表达。
通过对拖拉机模型的分析，如图3所示，若已有的模型库满足拖拉机经过划分的系统则建立拖拉机模型部件的子系统。
通过对拖拉机模型的分析，如图4所示，对现有的模型库中不满足拖拉机部件模型系统的要求，则需用户自定义模型，通过分析系统的原理，运用Modelica语言编写代码开发组件并进行测试以完善拖拉机系统的模型库。
如图2所示，对于拖拉机系统的构建，基于Modelica语言和Modelica标准库建立拖拉机各系统和零部件模型，如动力系统模块：发动机、电机、PTO；机械部件模块：传动系、悬架、车轮、制动器、底盘总成；控制模块：驾驶员控制、整车控制；附件模块：行驶环境、仿真路况，从而完成拖拉机的多领域建模。
如图1所示，拖拉机系统构建完成后，则需要对系统进行参数配置。再经过C语言编译器或者GCC编译器检查系统或参数是否有误以便修改，若无误则对系统进行仿真，查看结果。
通过试验台的搭建，根据试验原理、试验方案设计要求，在试验台上进行试验验证。
本发明的优点如下：
本发明利用Modelica语言的模型组建功能和非因果建模的组合方法，将其封装成可重用的组件模型，可以避免反复从头建立整车模型。通过这种重用的方式可节省开发时间，也可避免Modelica语言编程错误，同时也简化了维护。
并且，利用Modelica语言设计了拖拉机模型库，并给出了拖拉机子系统和车辆模型的标准接口定义，将拖拉机各领域子系统结合成一个易于使用、拖放的系统构架，在这个构架中，可以对所设计的模型很方便的构建和模拟。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (4)
1.一种用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，其特征是：所述方法具体包括如下步骤：
第一步、构建拖拉机系统架构：
分别构建拖拉机的各个部件系统模型，为整车模型系统的建立提供支撑；
第二步、构建拖拉机用户自定义模型架构：
对模型库中已有的部件进行调用，对模型库中未有的部件进行组件开发，为构建拖拉机整车模型提供支持；
第三步、构建拖拉机整车建模与分析架构：
首先分析拖拉机的整车模型，然后根据整车模型，在已有模型库中调用与整车模型匹配的部件系统模型，另外基于Modelica语言组建在已有模型库中未有匹配的拖拉机部件系统模型，从而构建拖拉机整车系统模型，最后对所组建各个系统模型的参数进行配置并进行仿真验证；
第四步、构建基于Modelica语言搭建拖拉机整车模型库：
由Modelica标准库和用户自定义模型库组成拖拉机整车模型库，最终实现拖拉机产品的设计与研发。
2.根据权利要求1所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，其特征是：所述第一步构建的拖拉机系统包括动力系统模块、机械部件模块、控制模块和附件模块，所述动力系统模块包括发动机、电机和PTO，机械部件模块包括传动系、悬架、车轮、制动器和底盘总成，控制模块包括驾驶员控制和整车控制，附件模块包括行驶环境和仿真路况。
3.根据权利要求1所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，其特征是：所述第四步中拖拉机整车模型库由动力系统模型库、机械部件模型库、控制模型库和附件模型库组成。
4.根据权利要求1所述的用于构建拖拉机数字化研发平台系统架构的方法，其特征是：所述第四步中Modelica标准库和用户自定义模型库，由components、package、connector、subsystems和architectures共同搭建整车系统模型。
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