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CAE/模拟仿真 |
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MSC.EASY5系统与控制虚拟产品开发解决方案 |
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作者：MSC.Software |
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MSC.EASY5是一套面向多学科动态系统和控制系统的仿真软件，用于在产品的概念和系统级设计阶段快速地建立比较完整、可靠的功能虚拟样机。在世界范围内，许多公司借助MSC.EASY5——虚拟系统样机、多学科系统仿真和控制软件，减少其产品的面市时间和开发成本。
2004年4月，虚拟产品开发（VPD）解决方案供应商——美国MSC.Software公司——发布了最新的MSC.EASY5 2004版。
MSC.EASY5兼具完全的图形化建模环境、强大的仿真和分析能力以及连接其他多种工程软、硬件的开放结构，可以用来仿真各种由微分、差分或代数方程描述的动力学系统。MSC.EASY5的独到之处在于：它可以借助存放在各个专业学科应用库中的预定义子模型，向用户提供独一无二的研究多学科系统及其耦合问题的能力。MSC.EASY5可以有效地帮助用户对各类系统进行参数选定、功能评价、响应分析或控制逻辑设计，比如液压、气动、润滑、燃料供给、燃料喷射、动力循环、热交换、环境控制、多相流或飞行器动力学、车辆动力学、发动机、传动系统、电驱动、混合动力和机电一体化系统等。
MSC.EASY5被广泛应用于各种行业，如航空航天和国防、汽车、铁道、工程设备、一般机械等。涉及到动力学系统和控制的各种复杂的工程问题都可以通过MSC.EASY5进行评价，从而减少物理样机试制的风险。
MSC.EASY5的基本模块包括图形化建模和基本仿真分析工具包，但最具特色的模块是其丰富的专业应用库，除此之外还包括扩展分析工具、与其他软、硬件的接口和库开发工具。
一、图形化建模和代码生成工具包
MSC.EASY5的图形化建模环境允许用户直接在计算机屏幕上绘制工程系统原理图或控制理论框图，从而构建仿真模型。通过拖拽操作将模型元件拖入屏幕的工作区，设定元件间的连接，定义参数数据，即可建立系统模型。模型元件既包括基本的数学和控制环节，如加法器、除法器、积分器和超前－滞后滤波器，也包括来自专业应用库的系统级部件，如阀、作动器、热交换器、齿轮副、离合器、发动机、电机、气体力学和飞行动力学等。每一个系统级部件都代表一组方程，用以描述一个物理器件（如四通液压阀）或是一个物理现象（如润滑油粘度变化）。此外，用户还可以通过加入FORTRAN或C代码建立用户部件，以定制特殊元件或部件。
MSC.EASY5可以由图形化系统模型自动生成相应的FORTRAN或C代码，这些代码可以编译、连接成强大的分析引擎，供MSC.EASY5众多的分析工具调用。该体系架构具有以下优点：
☆编译执行以获得最快的运算速度；
☆支持实时仿真和原型控制器代码生成；
☆便于与其他应用程序和代码集集成；
☆自动公式分类以防止模型中出现不必要的代数环。
二、基本仿真分析工具包
MSC.EASY5基本仿真分析工具包可以对系统模型进行全套的非线性和线性仿真分析。所有分析均通过填写仿真数据表进行控制，因此不需任何特殊的分析语言或命令。
仿真分析工具包包含了波音公司提供的一整套针对不同类型问题最优化的数值计算方法，在解决与实际问题相对应的复杂数值计算方面，比如大型、刚性或高度非线性问题上，有明显的优势。在处理粘滞、滞后和硬限制等复杂非线性问题方面，MSC.EASY5比其他软件的运行时间少两个数量级。
除了非线性瞬态仿真，仿真分析工具包还包括一整套线性分析工具，具有以下功能：
☆完整的线性模型生成，包括系统特征值、特征向量、系统A、B、C、D矩阵、可观性和可控性矩阵；
☆系统中任意两点之间的传递函数的生成；
☆Bode、Nichols和Nyquist格式的频率响应分析；
☆根轨迹和稳定性裕量分析；
☆灵敏度分析；
☆分析结果可以方便和灵活地以数据文件和曲线（见图1）的方式表达，并自动生产报告。
图1 分析结果曲线
三、稳态分析工具包
MSC.EASY5提供了强大的稳态搜索工具，能够支持高度非线性的模型。采用被称为“trim”或“准静态”的分析，可在任何输入集下计算模型所有输出的稳定状态值。采用专门针对非线性系统设计的Newton Raphson迭代方法，MSC.EASY5的稳态分析可以在几秒钟内计算出结果，而无需使用耗时几小时的动态仿真来积分求解稳态值。使用该工具包计算出的工作点可以用作仿真或非线性分析的起始点。
四、实时工具包
实时工具包能够将基于工作站和PC的MSC.EASY5模型无缝地转换到支持FORTRAN或C语言的实时环境中。这意味着用于非实时系统仿真的相同模型可以被移植到实时的“人在回路”或“硬件在回路”（Person- or Hardware-in-the-loop）环境中。
五、矩阵代数工具
MSC.EASY5包括一个基于脚本的交互式程序，称为矩阵代数工具（MAT），用于高等数值计算。它非常适合于线性系统分析、控制系统设计、绘图、前处理和后处理模型数据。MAT提供了一个精巧的图形用户界面和多种高级函数，包括线性系统分析、控制系统设计、信号处理、系统辨识和优化。MAT还有调用用户定义的FORTRAN或C代码的能力，可以在交互过程中访问MSC.EASY5的可执行模型，并运行仿真分析，以实现优化和设计试验。
六、应用库
MSC.EASY5广泛的专业应用模型库是其进行多学科系统仿真的基础和超越同类软件的重要特征。这些库由各工程领域中的专家开发，含有丰富的专家经验，其中某些应用库是与欧洲著名的工程咨询公司Ricardo共同开发的。此外，这些专业模型库还可联合使用，甚至可以结合自行开发的模型部件，来快速简便地建立复杂的多学科系统的可靠模型。对于同一种物理部件，MSC.EASY5既提供较为简单的模型用于初步分析和先期评价，也提供高度详细的模型用于深入设计和详细评价。
七、库开发工具包
MSC.EASY5库开发工具可以将用户的建模能力提到一个更高的水平——建立用户自定义部件库。这些部件就像MSC.EASY5的标准部件一样，可供众多用户共享。库开发工具包含一个内建的配置控制系统，可以随意修改和更新运用库开发工具创建的部件。MSC.EASY5还将版本更新自动通知所有用户，并自动更新所有受影响的模型。
很多公司保留了以前遗留下来的FORTRAN或C程序。这些遗留代码的维护很麻烦，也难加以应用。库开发工具可以用来获取这些工程知识并将其导入MSC.EASY5的部件库。该工具还提供了完整的开发环境，以帮助用户建立仿真代码，包括代码编辑器、数据目录、图标编辑器和嵌入的PDF或HTML文档。
八、CAE软件集成
MSC.EASY5可以与多种领先的工程软件实现集成，以实现复杂系统的仿真。比如与运动学动力学仿真软件MSC.ADAMS的无缝接口，可实现电、液控制系统与复杂多体机构的真正耦合；与有限元分析软件MSC.Nastran、Pro/MECHANICAL和ANSYS的数据交换，可研究控制系统与结构的交互作用；此外还可集成Matlab/Simulink、IC仿真工具Vantage等软件的模型。
(end)
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(8/25/2004) |
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