一种基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法技术方案

一种基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法，先将盾构机主机分解为刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，每个子系统均包括有基本元件库和特殊/关键元件库；对元件进行数学建模并封装得到元件模型库，由元件模型库通过集成和扩展，之后封装为完成一定功能的部件模型库，基本元件模型库、特殊/关键元件模型库以及部件模型库形成刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，四个子系统通过耦合接口传递数据，形成盾构主机系统模型，在多领域仿真平台上通过改变性能参数对盾构主机掘进性能及操作稳定性进行仿真验证和优化设计，本发明专利技术具有模块化、层次化、规范化和参数化的特点，不同仿真模型之间可以相互操作和重用，通过层次式的组件连接和继承实现结构化建模。

A design method of simulation system of shield machine based on Modelica

A design method for the simulation system of shield machine based on Modelica language is presented. Firstly, the main machine of shield machine is divided into cutter drive subsystem, hydraulic propulsion subsystem, muck transportation subsystem and segment assembly subsystem. Each subsystem includes basic component library and special / key component library. Components are modeled and packaged to obtain component model library, which is connected by component model library After integration and expansion, it is packaged as a component model library to complete certain functions. The basic component model library, special / key component model library and component model library form the cutterhead drive subsystem, hydraulic propulsion subsystem, muck transportation subsystem and segment assembly subsystem. The four subsystems transmit data through coupling interface to form the shield host system model and simulate in multiple fields On the platform, the performance parameters are changed to simulate, verify and optimize the tunneling performance and operation stability of the shield machine. The invention has the characteristics of modularization, hierarchy, standardization and parameterization. Different simulation models can operate and reuse each other, and structural modeling can be realized through hierarchical component connection and inheritance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法
本专利技术涉及一种计算机仿真领域，特别是涉及机械、电气、液压、控制、传感等多领域的盾构主机仿真系统的设计方法。
技术介绍
目前普遍使用的仿真技术是面向过程的程序设计方法。在过程式的程序设计中,函数或子程序与数据是分别独立存在的,数据结构与算法的正确结合必须由用户自行保证。这样,用户不仅必须读懂全部程序,还必须仔细领会原编程人员的数据传递方法和技巧。否则,用户自定义模块虽然没有任何语法错误,却会因打乱了原来的数据传递机制而造成错误。此外还要求程序设计人员要对盾构主机系统要非常了解,这就增加了成本和程序设计的难度。另外在实际施工的过程中,还要考虑盾构主机是否满足操作稳定性要求和盾构主机掘进性能是否能达到工程要求的问题。传统的建模仿真大部分是针对单个领域如纯机械，纯电气的仿真分析，对于整个整备进行全局的多个领域部件相结合的仿真还是比较少的，因为单领域的最优化放在整个机器的整体中并不见得是最优的，所以展开多领域仿真很有必要。盾构主机是非常复杂的的工程掘进设备，它涉及了机械、电气、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法，用于对盾构主机掘进性能及操作稳定性进行仿真验证和优化设计，其特征在于，首先，对盾构主机按照模块化、层次化分解为刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，所述子系统均包括有基本元件库和特殊/关键元件库；其次，对所述元件库的元件进行数学建模并封装得到元件模型库，根据实际零件对元件模型库通过集成和扩展，并进行封装后得到具有特定接口、能够进行数据传输并能完成一定功能的部件模型库，所述基本元件模型库、特殊/关键元件模型库以及部件模型库形成刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，所述四个子系统通过耦...

【技术特征摘要】
1.一种基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法，用于对盾构主机掘进性能及操作稳定性进行仿真验证和优化设计，其特征在于，首先，对盾构主机按照模块化、层次化分解为刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，所述子系统均包括有基本元件库和特殊/关键元件库；其次，对所述元件库的元件进行数学建模并封装得到元件模型库，根据实际零件对元件模型库通过集成和扩展，并进行封装后得到具有特定接口、能够进行数据传输并能完成一定功能的部件模型库，所述基本元件模型库、特殊/关键元件模型库以及部件模型库形成刀盘驱动子系统、液压推进子系统、渣土输送子系统和管片拼装子系统，所述四个子系统通过耦合接口传递数据，形成盾构主机系统模型，根据盾构主机实际型号参数，在多领域仿真平台上通过改变性能参数对盾构主机掘进性能及操作稳定性进行仿真验证和优化设计。


2.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法,其特征在于，所述模块化分解是指具有物理上的相对独立性,能够完成单独的物理功能,同时具有数学上的独立性,使描述该物理部件特性的全部方程和计算都包含在模块程序内部的分解方法。


3.根根据权利要求1所述的基于Modelica语言的盾构主机仿真系统的设计方法,其特征在于，所述层次化分解是指从系统的最底层开始建立元件级模型库,然后根据模型要求将底层模型库组合成高一级部件模型库的分解方法。


4.根据权利要求1所述的基于Modelic...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏，秦东晨，张强，李帅远，胡朋磊，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41