设计仿真 | Adams导入Matlab生成的FMU

A    dams   概述

Adams的机电一体化功能，结合广泛使用的Matlab有丰富的应用场景。基于FMI协议接口实现了广泛的数据传输与关联，前面对Adams生成FMU导入Matlab已有文章描述，这里对Matlab生成FMU再导入Adams的操作流程进行阐述。相对前者，后面这一流程需要一些第三方辅助功能加以实现，本文针对整个过程进行说明。

A    dams   模型准备

所使用的模型为Adams安装路径下的模型，具体为：

将上述路径下的antenna.cmd和antenna.mdl拷贝到指定的工作路径下，二者分别对应Adams和Matlab/Simulink的模型。

   
       
      A    dams   Matlab准备及FMU生成

由于Matlab/Simulink中只有FMI导入功能，并没有现成的FMU生成功能，因此，需要一些外部辅助功能，这里以FMIkit-Simulink-3.1为例进行说明。

首先需要将FMIkit-Simulink-3.1压缩包进行解压，存放的位置随意，后面通过路径加载方式将其位置告知Matlab即可。

addpath('D:\msc_setup\matlab\fmi\FMIKit-Simulink-3.1')

上述代码完成FMIkit的加载，然后通过FMIKit.initialize()实现对其的初始化。至此，准备工作完成。

接着，打开控制模型antenna.mdl，对其进行子系统封装，将输入输出端口留好。这一步类似于Adams与Matlab传统关联的方式中Setio的命令功能，该命令会将用于本次联合仿真的输入输出端口留好，以备后面二者关联时使用。但是执行其之前，还是需要Adams导出M文件，并在Matlab主窗口中执行等操作。相对而言使用FMI接口就没有这些操作，Adams中没有输出M文件类似的操作，Matlab中也没有执行其它命令的操作，整体操作更加快捷高效。具体子结构的生成，对于有Matlab/Simulink使用经验的用户应该不是问题，可以在右键菜单中直接将选中模型进行子结构化，亦可以使用Simulink的子结构元件进行定义。子结构定义完成后，甚至还可以进行一些封装的定义，使得展现更直观等。具体如下所示：

打开模型参数设置对话框，求解器类型这里选择固定步长，如下所示：

由于FMU模型其核心就是DLL文件，将Simulink模型转化为动态链接库，本质上是一个代码编译、链接、生成的过程，因此会需要当前计算机上有合乎要求的编译器支持，比如VS系列版本或者其它类型编译器等。而整个过程是通过Matlab的RTW功能或者现在叫做Code Generation功能进行实现的。通过选择合适的目标语言编译器的系统目标文件，这里选择grtfmi.tlc按照特定的逻辑执行编译过程，将生成符合要求的FMU模型文件。

在FMI项中，可以选择将来生成的FMU中所包含的数据，如下所示中将会在FMU中具备模型图像和sources文件夹，而binaries和.xml文件是必备的内容。

利用CMake功能，基于选定的编译器和平台类型，完成整个编译过程。

最后一步，就是点击下图中的Build按钮完成这个过程，生成所需的FMU文件。

A    dams   导入FMU及计算

完成了FMU的生成，转入Adams中，启动多体模型，然后利用Adams/Controls中的Import功能，将改FMU文件导入，当然，其本质是导入其中的DLL文件。具体操作如下所示：按照一般状态方程的模式进行数据的转化，因此，需要定义一个一般状态方程的名称，将来所有相关数据都在该对象之下。另外，由于没有用Adams/Controls的输出，所以这里的Import I/O Signals from Existing Controls Plant按钮点击没有任何响应，可以直接利用下面的From Poutput/Pinput完成输入输出信息的关联。最后，可以按照实际要求设定交互时间等。确认后，将会收到相关的反馈信息。

下图中展示的是其相关物理量

上面两图为立柱的转角，只不过前一图是通过端口信号获得，没有单位，后一图为直接测量立柱的角速度获得，可以看到两者数值上是严格一致的。下图为角位移。

A    dams   总  结

Matlab或其它一维软件生成的FMU导入Adams中进行联合仿真应用，在实际工程中有丰富的应用场景，而且这种方式，由于以Adams为主展开仿真，因此，对于很多基于多体的仿真形式得以方便地实现，比如联合仿真下的变拓扑分析，虽然我们前面有文章描述将Adams模型导入Matlab中进行变拓扑分析的方法，但是，仍旧还是直接在Adams中实现更为方便，也更适合更广泛的用户全体的需求。只不过对于常规软件生成FMU看似必备的功能，而Matlab在此处还需要借助一些手段才能实现（实现方法有多种），造成了初学者甚至有一些软件使用经验人员的困难，为此，希望本文对大家有所帮助。

（海克斯康工业软件）

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