[发明专利]面向对象的图形模块化建模方法及求仿真系统参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于机械工程及其他相关领域中的建模方法，具体涉及一种面向对象的图形模块化建模方法。

背景技术

在机械工程这个的特殊领域，模块结构多、携带参数量大、拓扑关系多样化、数学物理方程复杂是其主要特点。就目前的机械工程应用领域而言，机械系统所涉及的内容比较众多，其特性的理论分析比较抽象和复杂，一般来讲都是就具体的问题进行具体的分析，分析过程复杂，流程繁琐，太过于物理和数学性的求解分析，且各方面内容关联性差，数据形式各异，通用性不强，这些问题的存在给机械工程领域的建模工作带来一定的困难。在建模时孤立地采用DOS界面、数据文件输入输出、面向对象、模块化、图形化等技术，虽然一定程度上满足了机械工程里的各个行业的具体需求，但灵活性不够、通用性差、图形模块与数据库分离、能识别的拓扑关系简单、图形模块可视性和可编辑性不强等是其普遍存在的问题。因此，创设出通用性、可视性、易用性和功能性等综合效果都很好的建模方法非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向对象的图形模块化建模方法，其通用性、可视性良好。

根据本发明的一个方面，提供了一种面向对象的图形模块化建模方法，其包括如下步骤：仿真系统的建立：根据实际系统的构成将预定的模块单元进行摆放，并把这些模块单元进行拓扑连接；模块单元的遍历：对模块单元逐个进行搜索，由此对各个模块单元的拓扑连接关系和各个模块单元携带的相关数据参数进行识别；数学物理方程的建立：把通过所述模块单元的遍历步骤所识别出的众多模块单元的拓扑连接关系和携带的相关数据参数转化成求解所述仿真系统所涉及的数学物理方程所需的数据参数。

根据本发明的另一个方面，提供了一种求解机械领域仿真系统所涉及数学物理方程所需的数据参数的方法，其特征在于包括如下步骤：根据实际系统的构成将预定的模块单元进行摆放，并把这些模块单元进行拓扑连接，由此形成仿真系统；对所述仿真系统的各个模块单元进行遍历以对其拓扑连接关系和携带的数据参数进行识别；把通过所述模块单元的遍历所识别出的众多模块单元的拓扑连接关系和携带的数据参数转化成求解所述仿真系统所涉及的数学物理方程所需的数据参数。

根据本发明的又一个方面，提供了一种轴系扭振系统的图形模块化建模方法，其特征在于包括如下步骤：将惯量-外阻尼-扭矩单元和刚度-内阻尼单元按照实际系统的构成形式摆放，并把这些模块单元进行拓扑连接，由此形成扭振力学模型；将所述扭振力学模型里任意一个惯量-外阻尼-扭矩单元加入搜索队列开始搜索；搜索该模块单元的所有接口，如有其它惯量-外阻尼-扭矩单元与之相连接，并且从未被加入搜索队列中，则把该其它惯量-外阻尼-扭矩单元加入搜索队列尾部，并记录下惯量-外阻尼-扭矩单元间存在的刚度-内阻尼单元；对搜索队列中的惯量-外阻尼-扭矩单元逐个进行搜索，直至搜索完毕，基于此，以惯量-外阻尼-扭矩单元为索引地对各个惯量-外阻尼-扭矩单元和刚度-内阻尼模块单元的拓扑连接关系和携带的数据参数进行识别，得到模型拓扑搜索顺序表和模块传动比列表；根据所述模型拓扑搜索顺序表将力学模型转换成当量系统模型，转换的方法为：按照惯量-外阻尼-扭矩单元的搜索次序，将异级相连的惯量-外阻尼-扭矩单元组合在一起，将同级相连的惯量-外阻尼-扭矩单元形成一个新的单独的当量系统惯量单元，独立的惯量单元间用刚度单元连接起来，其中各惯量单元和刚度单元的原始参数引入了传动比；根据扭振系统中系统矩阵的特点，由所述当量系统模型生成惯量矩阵[J]、总的阻尼矩阵[C]、刚度矩阵[K]、力矩矢量{M(t)}，从而建立扭振微分方程

本发明的有益效果主要体现在：

本发明所提出的面向对象的图形模块化建模方法采用了计算机图形学、拓扑学、数据结构等学科知识，集成了面向对象、模块化、数据库、可视化等技术手段。该建模方法中模块单元的遍历采用的拓扑理论能解决机械工程领域的各类问题；面向对象化的模块单元处理采用的面向对象技术能实现不同领域数据的封装、多态和继承；模块单元的设立采用的模块化技术简化了建模过程，具有较好的容错性能；模块的编辑和仿真系统模型的建立采用的可视化技术直观、易用，便于修改；数据的存储和读取采用的数据库技术使得数据能较小代码和数据的重复冗余度，大大增加程序的重用性，便于有效管理和异构平台间的移植。

上述技术的综合利用，将原来复杂的机械工程领域图形化编程问题通用化和简单化，有利于实现各种复杂的具体工程技术分析，解放了工程师的思维，使得工程分析标准化、可视化和程序化。