《机械系统建模与仿真》试卷A.doc

陕西理工学院机械工程学院
研究生课程考试试卷(A卷)
考试科目名称:机械系统建模与仿真学科方向:机械制造及其自动化
注意:所有的答题内容必须答在答题纸上。
谈谈自己对机械系统建模与仿真的理解;论述系统理论建模的步骤与过程。
自选一机械系统,利用虚拟样机技术建立其仿真模型,并对其进行仿真。具体要求如下:
根据简图,采用三维软件或者动力学仿真软件建立各零件三维模型,并装配;利用动力学软件ADAMS建立系统的虚拟样机模型;
对其进行运动学仿真,测试出其主要工作零件的位移、速度、加速度等参数;
根据所选系统,以某一个运动学或者动力学指标为优化目标,对系统做优化设计;
选取合适的构件为柔性体,完成样机的刚柔耦合动力学建模,并做分析;最后,将仿真结果与刚体模型的分析结果进行对比,得出相应结论。
注意:第2题,写出详细的做题过程,仿真结果及分析结论。
交作业时间:18周周末(元月3日)前。
12月17日
: (1)机械系统建模和仿真
理论建模是指对现实世界的一特定对象,分析其内部机理,依据力学、电磁学、热力学和化学等基本理论弄清其因果关系,做出一些重要的简化和假设,运用适当的数学工具得到描述事物特征的数学模型。
特点:推导过程清晰,关系式得到了输入、输出和参数之间的关系;适应于结构和原理较简单的系统或者子系统;对于复杂的系统,由于做了较大简化,则结果往往与实测结果差异较大。
当一时得不到事物准确的内在机理和特征时,可以通过实验测试的方法得到系统输入输出数据,再利用数理统计等理论和方法对测量得到的数据进行处理,从而得到系统的最终的数学模型。
特点:需要数据采集,记录设备;需要合适的激励信号;所设计的实验要求简单、易行;得到的实验模型要能充分反映被测系统的动态特性。
通常,实验模型本身并不直接反映被测系统的结构和原理,然而却便于与实验结果对照,相对于理论建模法而言更加准确、可靠。实验建模可以在时域、频域和时频联合域中进行。实验建模过程为观测数据获取、数据检验、模型类型选择、模型参数辨识与估计、模型适用性检验等。
系统仿真的目的及其在系统研究中的重要性在于优化设计。现代大型系统的规模和复杂性,要求在建立系统之前能够预测系统的性能和参数,以便使所设计的系统达到最优指标。包括经济性、安全性和预测。
仿真的分类
根据模型的物理属性分类(三类):物理仿真、数学仿真和半实物仿真。
根据仿真计算机类型分类(三类):模拟计算机仿真、数字计算机仿真和数字模拟混合仿真。
根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类:实时仿真、亚实时仿真和超实时仿真。
根据系统模型的特性分类:连续系统仿真和离散事件系统仿真。
(3)系统理论建模的步骤与过程:
模型准备
首先要了解问题的实际背景,明确建模目的,搜集必需的信息,尽量弄清对象的特征。
模型假设
根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建模至关重要的一步。如果对问题的所有因素一概考虑,无疑是一种有勇气但方法欠佳的行为,所以高超的建模者能充分发挥想