AMESIM中文教程第3章初级实例.docx
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AMESIM中文教程第3章初级实例
AMESIM中文教程-第3章初级实例
Chapter3:
本章你将作三个练习，使用AMESim主要功能搭建工程系统，分析它们的动态特性。
通常大约需要3~4小时，但因人而异差别较大。
而且，练习是可扩展的，在每一个
练习的最后都有可供进一步研究的可选建议。
做完这些练习后，你应该能够使用标准AMESim元件和子模型进行简单的仿真。
我们建议你要立即或读完之后不久作这些练习。
3.1AMESim
Unix:
请教系统管理员，请他给你演示如何设置工作环境以便进入AMESimi
在合适的窗口，改变成你希望工作的路径，然后打印：
AMESim
Windows:
按如下之一操作：
•从菜单程序选择AMESim_ImagineAMESim_通过启动按钮产生AMESim，或者：
•双击桌面上的AMESim图标，或者：
•在MSDOS命令窗打印AMESim。
你可以配置窗口，以便从Windows资源管理器双击系统文件（.ame文件）就可以
自动启动AMESim请参考安装注解中的设置程序。
3.2
3.2.1
•点击打开空系统图标:
•同时按下Ctrl+N，或者
•在下拉菜单中选择File_New
出现如下所示窗口：
Figure3.3:
然后只有点击OK按钮。
进行仿真的第一阶段就是搭建你要研究的系统，通过挑选并把各个元件放置在合适位置即可搭建系统。
进一步学习之前，我们要介绍一些AMESim工
具栏的按钮，要想了解更多工具栏知识，请参考26页“工具栏”一节。
3.2.2
3.2.3/
类库属于库，它们被表示为按钮的集合，在显示器左侧工具栏垂直向下。
如果你把
鼠标移动到他们上，会显示一个标注，给出每一个类库的标题。
一个类库是特定元
件图标的集合，是这些元件的数学模型（参见元件子模型），每一个库包含一个或
多个类库。
标准AMESim库提供2个类库：
机械的
信号，控制和观测器的
点击机械类库按钮产生一个如图3.4的新窗口。
l
Figure3.4:
如果还有可选库，例如液压或气动库，这些将包含在垂直工具栏里的其它类库里。
现在你就已经就绪了开始第一个例子。
3.31
•浏览创建一个模型的全过程。
•给草图添加文本。
•使用重复显示功能。
图3.5示出了你将仿真的系统，选择这样一个简单系统，是由于大家都很熟悉。
所有你需要的元件都在绿色的机械类库里。
Figure3.5:
3.3.1
1.点击机械类库按钮打开它。
通常该类库中的元件都是绿色的。
2.点击单端口的质量元件。
注：
当你在显示屏移动指针时，指针会以你选择质量块的形状。
你可以以不同方位移动选
好的元件。
3.尝试点击鼠标中键和右键。
中键旋转图标，右键使图标镜像或沿垂直轴翻转，这可给出8种不同
方位的元件。
•Ctrl+R旋转元件。
•Ctrl+M4.按2步显示的姿态方位放置质量。
5.将指针放在质量图标的中心，点击鼠标左键，质量将以反色显示。
AMESim还允许使用拖拉释放原理给草图添加元件，然而这项技术并不方便，旋转操作更困难，我们推
荐使用点击方法，而不用拖拉方式。
3
1.2.点击线性弹簧。
3.通过同时按下Ctrl+R旋转它。
4.将它的一端定位到接近质量块的位置。
5.点击鼠标左键。
弹簧与质量块应该连接上了，若未连上，弹簧与质量块的定位不准。
通过下述方法可以解决：
1.选择弹簧。
2.移动它到恰好位置。
3.再点击鼠标左键。
如果你选错了元件，可以按：
•Del,•Backspace或者•Escape.
元件被删除了，又显示出类库来。
元件被连在一起的点称为端口，质量块有一个端口而弹簧有两个
端口。
两个端口出现的绿色方块表示准备连接的端口。
Figure3.6:
此时单端口的质量块处于正常颜色，而弹簧以它的反色。
Figure3.7:
原因是弹簧的一个端口还没有联接，AMESim这样加强是提醒你草图还没有完成。
6.添加一个2-端口质量块，另一个弹簧和一个零速度源来完成草图（见图3.5）。
你的草图就完成了，下面将添加一些文本。
•单双端口质量块都有一个箭头，这样元件都按同一个方向添加到草图上。
随后将解释这样做的原
因。
4
1.从水平工具栏点击文本按钮
光标变成一个字母A。
2.在想要添加文本的地方点击草图。
字母A将变成空格。
3.打印“Mass-SpringSystem草图上会出现下述区域：
4.点击区域外任意地方退出文本编辑模式。
选择文本，然后点击鼠标中键或者使用Ctrl+R键。
另一种方式为点击鼠标右键，选择旋转选择菜单。
你可以有两种可能的方位把文本放置到草图上。
选择要删除的文本，敲Del
若没能成功旋转文本，可能是由于这导致了叠加覆盖。
1.点击文本选定它。
2.拖拉文本到新区域。
或者
1.双击文本，光标变成选定的文本。
2.点击你要放置文本的区域。
AMESim不允许覆盖任何目标，一个目标可以是一个元件，一条线段，或一个字符串。
现在，系统是建完了，可以进入下一阶段。
进入下一步之前，把草图存储下来1
1.选择文件File_Save
出现一个保存对话框，你可以确定一个路径，给系统命名。
2.输入文件名：
MassSpring.
3.点击存贮按钮Save。
3.3.2
系统中每一个元件都必须与一个数学模型相关联，数学模型是数学方程的集合和一段计算机码的可
执行文件。
AMESim的术语是把系统元件的数学模型描述为子模型，术语模型被保留为完整系统的数学模型。
AMESim
包含一个大子模型集合。
只要合适，子模型与元件是自动关联的。
1
1.从水平工具栏点击子模型模式按钮。
显示屏将变成图3.10的样子。
注意到单端口质量块具有正常样子，而两个弹簧，双端口质量块和零速源都取它们的反色。
这是由
于只有单端口质量块有子模型与它关联，其它元件必须指定子模型。
Figure3.10:
在AMESim
AMESim。
这就是首选子模型功能的目的，将在本例中使用。
2
1.从水平工具栏点击首选子模型按钮。
这时，所有元件都有正常的图标，表示它们都有子模型。
在列表中，选择每一个元件的第一个子
模型。
为了检查匹配给元件的子模型名字，我们将在草图上把它们显示出来。
3/
1.在草图上点击鼠标右键。
出现标注菜单：
Figure3.11:
2.选择显示元件标注子菜单
给每一个元件选择的子模型，以标注形式显示出来。
3.选择消隐元件标注子菜单
标注消失了。
在当前例子使用这一功能造成如图3.12所示。
子模型有短名字例如MAS001，是与单端口质量块相关联的子模型。
在这个阶段，这些名字对你没什么意义，但随着你变得越来越有经验，这些信息会越来越重要。
Figure3.12:
还剩三个阶段：
•AMESimm必须为系统生成可执行码。
•必须设置各种参数。
•必须执行运行。
3.3.3
1
1.在水平工具栏点击参数模式按钮。
AMESim
3.13。
本例有：
•由微分方程定义的4个变量，即状态变量，和•由隐含代数方程定义的非变量。
Figure3.13:
2.点击关闭按钮
窗口变成图3.14所示，标注被修改成:
子模型后面添加了数字—被称为立即数。
这种简化适合辨别同一个子模型的不同表现。
Figure3.14:
大多数AMESimkg确定质量，弹簧用刚度确定。
当AMESim用子模型与元件关联时，这些参数被设置为合理的默认值，现在你必须把这些参数设置
成真实值。
现在，你可以检查当前的参数设置并改变部分值。
2
1.选择单端口质量块
改变参数对话框如图3.15所示。
单端口质量块的子模型是MAS001是一个简单模型，它包括两个状态
变量，即端口1上的速度和位移。
显示窗的主要部分是描述参数的标题，单位和当前值的列表。
如果你要改变参数当前值，可以：
1.双击这个值。
2.输入一个新值。
3.按Enter键。
4.点击OK钮，关闭对话框。
Figure3.15:
3
状态变量由微分方程确定，在子模型内，还定义了这些状态变量的导数。
将对如下形式的方程编码：
dx/dt,...
dv/dt,...
每一个状态变量都要给出初始值或启动值。
在我们这个例子中，我们必须给出时间t为0时的速度值v，和位移值x。
在本模式下，质量块有两个状态变量，请回想一下完全模式有4个状态变量（见图3.13）。
1.按顺序点击每一个元件观察它们的参数。
2.返回到单端口质量块MAS001。
为得到更有趣的结果，我们将把速度初始值设置为1m/s
注意对话框内有两列可编辑项，左侧一列用于改变变量名，右侧一列用于改变变量值。
3.确定端口1的速度值是高亮的（Makesurethevalueofvelocityatport1ishighlighted），即它变成突出的黑色。
4.输入1。
5.敲Enter只要必要，你也能给其它参数输入新值。
6.点击OK按钮。
结果如图3.16所示。
Figure3.16:
3.3.4
1
1.点击运行模式按钮。
显示窗变成如下所示：
Figure3.17:
21.点击设置运行参数按钮。
运行参数对话框如图3.18所示。
这允许你改变运行特性，显示窗由不同的数值（你可以双击值改变）和一组制表符组成。
默认值被
设置成最常用的值。
Figure3.18:
运行参数对话框
你可以把最终时间换成1.0s，通讯间隔换成0.01s：
现在，运行参数设置好了，按下面步骤可以开始仿真了
3:
点击开始运行按钮，启动运行。
本例运行很快结束，我们可以立即绘制结果图。
3.3.5
1
1.点击单端口质量块。
变量列表对话框如图3.19所示：
Figure3.19:
显示窗的主要部分是描述变量的标题，单位和最终值。
2.选择端口1的速度（velocity）。
3.在草图上拖拉并释放它或者点击绘图按钮（Plot）。
窗口显示如下：
Figure3.20:
1
4.点击双端口质量块。
5.点击端口1的速度。
6.在包含第一个图（AMEPlot-1）的窗口内拖拉并释放它。
图表更新成如下所示：
Figure3.21:
请注意图形窗口的菜单：
File,Edit,View,Tools,Windows,Help.大部分菜单项是带子说明的，少数例外将在后边例子中介绍。
AMESimFigure3.22:
7.返回到图形窗口。
8.选择工具菜单的下拉菜单：
Figure3.23:
9.选择添加标题。
在曲线上放置变量的标题。
2
1.用鼠标右键点击其中一个标题。
2.使用菜单改变字体类型，大小和颜色。
你也可以用左键拾取标题，给它重新定位。
3
1.点击标题。
2.第二次点击被选择的文本。
3.在文本区域打印新文本。
4
1.选择文件下拉菜单中打印项（File_PrintFigure3.24:
Windows
将显示下述对话框或类似的：
Figure3.25:
点击OK按钮。
UNIX
显示如下对话框：
Figure3.26:
点击OK按钮。
打印机应该对显示窗进行硬拷贝，若非如此，请与当地的系统管理员联系，打印机或网络可能存在
问题。
另一种选择是你可以创建一个图形文件。
另外一种观察结果的方式是使用重放功能（Replay）。
3.3.6
重放功能允许在草图上显示变量的变化过程，随后你可以对仿真过程所发生的事情进行可视化。
1.点击重放功能。
。
出现一个重放对话框，有一组按钮，像收录机按键一样。
Figure3.27:
2.把单位从N变成m/s.
3.点击选项按钮Options：
对话框展开成如下额外选项：
Figure3.28:
4.点击符号按钮（Symbols）：
对话框再一次展开，你可以把数字符号变成箭头符号，如下所示：
Figure3.29:
5.点击选项按钮（Optionsb），减小重放对话框的尺寸，点击重建选项按钮，把更改考虑进来。
6.点击播放按钮（Play）。
7.观察效果。
Figure3.30:
8.点击其它按钮看看还有什么发生。
9.关闭重放对话框。
3.3.7AMESim
1
1.选择文件菜单下存储命令（File_Save）存储你的系统。
2.选择文件菜单下关闭命令（File_Save）关闭文件。
如果在保存系统前选择了关闭命令，AMESimSavesystem?
对话框问你保存系统否？
点击Yes。
要在任意阶段保存系统，你可以选择如下任何一种方式：
•选择存贮命令，或者
•键入Ctrl+S2
1.选择文件菜单下的打开命令（File_Open）显示一个文件浏览器。
2.双击你的系统名。
当系统打开时：
3.删除两个弹簧，用两个弹簧阻尼器代替它们。
4.右击文本。
5.在下拉菜单中选择编辑命令（Edit6.把标题改成质量弹簧阻尼系统。
Figure3.31:
3AMESim
1.选择下拉菜单的退出命令（File_Quit如果你想要开始下一个练习，请点击按钮。
3.42:
•是用线连接搭建更复杂的系统。
•移动一个连有线段的元件，线段没有分叉线。
•在草图上放置标注。
•参数，变量和子模型之间的转换。
•使用外部变量功能。
•使用绘图管理器（Zoom）.
•使用连续运行。
Figure3.32:
1/4
这个练习你将搭建如图3.32的系统。
部分元件取自信号库（红色），部分元件取自机械库（绿色）。
这是汽车悬挂系统模型，我们要仿真汽车过台阶时轮子和车体的位移。
另外重要一点是使用了线段，
它由与屏幕边缘并行的线段组成，注意我们本该把道路形状直接与一个机械元件连接，但是可能用
线断连接更好。
开始一个新系统，用图3.33所示元件搭建系统。
任意时刻都可以保存模型，首次操作会要求你给出一个名字。
Figure3.33:
注意本系统包含如下属类的元件：
•信号任务循环
•到物理单元的信号。
在上图中，这些元件是以反色显示，因为它们还没有被连接。
把信号模型与机械源连接起来要小心。
如下是第一节解释过的步骤。
3.4.1
1:
Alinerun1.将鼠标光标靠近端口但不要放在源元件的像标内。
2.点击左键
指针变成十字，当移动指针时，线段跟着指针走，线段要么是水平要么是垂直的。
3.要改变连线的方向，点击左键。
4.要与目标元件的端口相连，将指针接近这个端口。
5.点击左键。
如果对当前系统模型实施如上操作，回路将如图3.34所示。
Figure3.34:
•点击鼠标右键删除最后线段。
•若可能点击鼠标左键连接接近的端口。
已经成功地添加了一条连线，我们也看到了如何将它删除！
2
1.通过点击它来选中它。
2.敲Del.
现在再把它放回去，给出一个完整的系统如图3.35所示。
3
有时元件可能连错了，或者看上去不好看。
那么，部分重建系统就是值得的：
1.选择阶跃图标，把它向左移动一小段距离，如图3.35所示。
注意线条是如何保持连接状态的，它会跟着阶跃图标的：
Figure3.35:
现在你可以进入下一阶段了。
3.4.2在任何模式下都可以显示子模型标注，在草图和子模型模式下，标注是子模型标题；在参数模式和
运行模式下，立即数也显示出来。
Step1:
1.从水平工具栏里点击子模型按钮。
显示窗变成如图3.36所示的模型样子。
注意零力和阶跃图标保持正常样子，这表明它们与子模型是关联的。
而其它元件不是正常状态，因
为它们没有子模型与之关联。
Figure3.36:
2.点击首选子模型按钮。
子模型被设置成保留了元件和线条。
2/1.敲鼠标右键。
出现一个菜单标注。
2.选择显示元件标注和线条标注。
3.要想使显示得当，你可以右击菜单旋转标注。
4.请看图3.37所示结果。
在这个阶段，子模型名称对你并不重要，但随着经验积累，这些信息可能会更加重要。
在这个例子中，用首选子模型按钮选择子模型。
子模型的合并是最简单的事。
Thecombinationofsubmodelsisthesimplestone.
直接子模型是直接连接的快捷方式，这是非常通用的子模型，实际上根本不用作任何事情，考虑为
设计方便，它没有参数和变量，好像两个实体直接连接在一起。
在连接机械库和信号控制和观测器
库的两个元件时总是使用直接模型。
Figure3.37:
在其它类库诸如液压和气动库，可能要使用其它（不同于直接子模型）线型子模型。
这些管路子模型更复杂，因为它们有参数和变量，目的是根据它们连接的元件从压力计算流量，或从流量计算压
力。
请看如下实例：
Figure3.38:
1.选择菜单中消隐元件标注和线型标注项消隐标注。
最后请看图3.39，上下两个子系统功能上完全相同，但是上边那个子系统只用了较少的线条。
.通常
来说必要时，才用线来连接，这样草图整洁，避免了坏连接。
有两种情况必须要连线：
•一种是如图3.38所示，需要线型子模型。
•另一种是物理意义的需要，不留间隙地把所要连接的端口都连起来。
你把这些间隙用线连起来并使用直接模型。
Figure3.39:
3.4.3
1.点击参数模式按钮。
2.保存系统为四分之一车（QuarterCar）。
3.见图3.41：
有5个显式状态变量，没有隐式变量。
Figure3.40:
4.当标注结束按钮出现时，关闭窗口。
5.点击每一个元件察看它们的当前参数。
Figure3.41:
6.然后关注上述质量块（图3.41）。
3.4.4
11.点击其中一个参数。
2.尝试使用最小值，默认值和最大值按钮。
分配给这个参数的值相应改变。
2TFigure3.42:
选项按钮（Options）为每个参数给出更详细的资料。
1.在改变参数（ChangeParameters）对话框下点击这个按钮，最小值，最大值和默认值以及参数类
型分别在几列显示出来。
2.再次点击选项按钮（Options）。
对话框恢复到原来的形状。
标注为外部变量（Externalvariables）的按钮是用于“使用外部变量功能”的，见86页。
装载（Load）和保存（Save）按钮是用于保存和恢复子模型参数的。
当前子模型，只有4个参数要设
置。
对于其它子模型，有30或更多的参数，保存一组标准参数以便后来调用时很有意义的。
3.4.5
:
1.选择模型上部的质量块。
2.右击它。
3.选择别名（Alias）子菜单。
出现如图3.43的对话框。
4.在对话框的输入框里，输入"BodyMass"。
.
5.点击OK.
Figure3.43:
6.给另一个质量块起名为"WheelMass"。
列表按钮（List）即可用了。
7.点击它得到已有别名的列表。
Figure3.44:
—Submodelaliaslist
从子模型别名对话框中点击重置按钮。
1.选择模型上部的质量块。
2.双击位移端口1“displacementport1”。
3.打印“bodydisplacement”.
4.点击OK.
5.选择另一个质量块。
6.双击位移端口1“displacementport1”。
7.打印“wheeldisplacement”。
8.点击OK。
1.进入到运行-？
模式。
2.选择模型上部的质量块。
3.双击端口1速度“velocityatport1”。
4.打印“bodyvelocity”.
5.点击OK.
6.选择另一个质量块。
7.双击端口1速度“velocityatport1”。
8.打印“wheelvelocity”。
9.点击OK.
在研究“外部变量”功能之前，你该设置参数并运行仿真。
3.4.6
在参数模式下。
1.根据图3.45种元件号设置下列参数
SubmodelNumberTitleValue
onsketch
ifany
MAS0021mass[kg]400
inclination[degree]-90SPR000A2springrate[N/m]15000MAS0023mass[kg]50
inclination[degree]-90SPR000A4springrate[N/m]200000STEP0valueafterstep[null]0.1
steptime[s]1
其它元件保持它们的默认值。
Figure3.45:
2.点击运行模式按钮（Runmode）。
3.在运行参数对话框里，设置最终时间为5s，通讯间隔为0.002s。
Figure3.46:
4.点击开始运行按钮（Startrun）。
5.点击质量块元件产生如图3.47所示对话框。
Figure3.47:
Port
numbers
上图给出了与质量块子模型关联的变量列表，这些变量是可以绘图的。
紧邻变量名的是其最新值，
临近底端，给出了运行时间，你可以选择一些变量绘图，而且可以给他们起别名。
3.4.7
1.从变量列表对话框中点击外部变量按钮（Externalvariables），出现如图3.48所示的对话框。
这个元件有２个端口，并与名字为MAS002.的子模型相关联。
子模型MAS002和其它AMESim子模型要计算一定量，AMESimMAS002需要其它外部变量的值，这些变量又要通过其它子模型来计算。
由MAS002计算的外部变量是它的输出，
那些需要用其它子模型计算的外部变量是它的输入。
如端口１，有３个输出单位分别为m,m/s和
，和１个输入单位为N。
m/s/sFigure3.48:
2.将光标移到每一个箭头
升级会员 