工程机械控制逻辑可视化仿真方法
【专利摘要】本发明公开了工程机械控制逻辑可视化仿真方法，包括以下步骤：（a）编写逻辑算法，用于实现控制逻辑的实时运算；（b）采用图形化建模方法进行控制逻辑建模，建立系统模型；（c）提供界面来显示系统模型的状态；（d）将控制逻辑过程采用颜色和动作变化的方式进行显示。本发明采用上述方法，能够简化建模过程，同时使建模过程更加形象、直观，便于理解和操作。
【专利说明】工程机械控制逻辑可视化仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及仿真【技术领域】，具体是工程机械控制逻辑可视化仿真方法。
【背景技术】
[0002]目前很多工程机械仿真器的控制逻辑仿真只作为内部逻辑运算使用，不能将逻辑过程展现在用户面前，而对用于培训的工程机械仿真器，这是非常重要的。工程机械控制逻辑主要指电路逻辑、液压逻辑等系统逻辑，目前商业上使用的逻辑仿真软件很多，包括:Matlab、AMEsim等；但是这些软件主要用于逻辑研究，多以离线仿真为主，所建模型只能作为内部运算使用，不能将逻辑运算过程展示出来，不能集实时仿真与可视化仿真于一体。
【发明内容】
[0003]本发明提供了工程机械控制逻辑可视化仿真方法，目的是解决目前的控制逻辑仿真不能将逻辑运算过程展示出来，无法集实时仿真与可视化仿真于一体的问题。
[0004]本发明的目的通过下述技术方案实现:工程机械控制逻辑可视化仿真方法，包括以下步骤:
Ca)编写逻辑算法，用于实现控制逻辑的实时运算；
(b)采用图形化建模方法进行控制逻辑建模，建立系统模型；
(C)提供界面来显示系统模型的状态；
(d)将控制逻辑过程采用颜色和动作变化的方式进行显示。
[0005]进一步地，所述步骤(b)的具体过程为:
(bl)首先自定义模型，自定义模型可实现模型外观的绘制、模型接口变量的定义、模型内部变量和常量的定义、故障类型的定义、模型功能代码的编写；
(b2)将各个自定义模型通过组合或连线的方式建立系统模型。
[0006]进一步地，所述逻辑算法可以实现:当系统模型中的自定义模型的输入参数或随时间变化的内部变量发生变化时，才对该自定义模型进行运算。
[0007]进一步地，所述系统模型可以独立运行或嵌入其它系统使用。
[0008]进一步地，对每个自定义模型定义工作状态属性，即工作状态和非工作状态，用两种不同的颜色分别代表这两种不同的工作状态属性。
[0009]进一步地，用蓝色代表工作状态，用黑色代表非工作状态。
[0010]本发明具有以下有益效果:
(I)本发明通过图形化建模的方式进行系统建模，取代了传统的编码生成系统模型的方式，不仅简化了建模过程，同时使建模过程更加形象、直观，便于理解和操作。
[0011](2)本发明逻辑运算在自定义模型的输入参数或随时间变化的内部变量发生变化时，才对该自定义模型进行运算，用这种方式取代每次均对所有模型进行运算的逻辑，简化了算法，节省了运算时间，同时也能保证运算结果的正确性。[0012](3)本发明的底层逻辑算法会将每个自定义模型的工作状态属性反馈给显示界面，显示界面根据模型的工作状态属性显示模型的颜色，这样，在系统模型的运行过程中，自定义模型的颜色会根据运算过程中工作状态的属性变化而发生变化，而模型颜色的变化就展示了系统模型的工作状态，从而实现了实时仿真和可视化仿真。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为液压泵的结构示意图；
图2为液压缸的结构示意图；
图3为单向阀的结构示意图；
图4为溢流阀的结构示意图；
图5为液压马达的结构示意图；
图6为二位四通电磁换向阀的结构示意图；
图7为二位三通换向阀的结构示意图；
图8为三位六通换向阀的结构示意图；
图9为液压系统泵I的结构示意图；
图10为液压系统泵2的结构示意图；
图11为液压系统泵3的结构示意图；
图12为液压系统泵4的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
[0015]实施例1:
本实施例工程机械控制逻辑可视化仿真方法，包括以下步骤:
(a)编写逻辑算法，用于实现控制逻辑的实时运算，该逻辑算法决定着系统模型运算结果的正确性与运算的实时性；
(b)采用图形化建模方法进行控制逻辑建模，建立系统模型，首先可以自定义模型，自定义模型可实现模型外观的绘制、模型接口变量的定义、模型内部变量和常量的定义、故障类型的定义、模型功能代码的编写；然后，将各个自定义模型通过组合或连线的方式建立系统模型，系统模型可以独立运行或嵌入其它系统使用。
[0016](C)提供界面来显示系统模型的状态。对每个自定义模型定义工作状态属性，即工作状态和非工作状态，用两种不同的颜色分别代表这两种不同的工作状态属性。在系统模型运行过程中，底层逻辑算法中会将每个子模型的工作状态属性反馈给界面。
[0017](d)将控制逻辑过程采用颜色和动作变化的方式进行显示，系统运行过程中，模型的颜色会根据运算过程中工作状态的属性变化而发生变化，而模型颜色的变化就展示了系统模型的工作状态，可用蓝色代表工作状态，用黑色代表非工作状态。
[0018]下面以铁路救援起重机液压系统为例，进行建模、仿真。
[0019]首先，对铁路救援起重机液压系统涉及到的液压元器件进行建模。
[0020]1、液压泵建模 (1)绘制液压泵外观，如图1所示；
(2)设置接口，包括接口1，2，3,4, 5，6 ;接口 1、4包含液压油信号；接口 2、5输入控制信号，控制液压泵的排量；接口 6输入转速；接口 3输出转速。
[0021](3)定义液压泵功能:根据输入转速，工作压力、排量(内部变量)、效率(内部变量)等信息实时计算输出压力和输出流量。
[0022]2、液压缸建模:
(1)绘制液压缸外观，如图2所示；
(2)设置接口:接口 I为进出无杆腔的液压油信息；接口 2为进出有杆腔的液压油信息，接口 3为负载及计算速度信息，接口 4为液压缸运动方向控制信号。
[0023](3)定义液压缸功能:
控制信号4为正，当无杆腔液压油压力*无杆腔面积 > 有杆腔液压油压力*有杆腔面积+负载阻力时，液压缸伸出，伸出速度=无杆腔流量/无杆腔面积；
控制信号4为负，当有杆腔液压油压力*有杆腔面积 > 无杆腔液压油压力*无杆腔面积+负载阻力时，液压缸缩回，缩回速度=有杆腔流量/有杆腔面积；
控制信号4为零，液压缸不动。
[0024]3、单向阀建模:
(1)绘制单向阀外观，如图3所示；
(2)设置接口:接口 I为输入液压油信息；接口 2为输出液压油信息；
(3)定义单向阀功能:
当输入液压油压力 >=单向阀设定压力时，输出接口与输入接口相通；
当输入液压油压力〈单向阀设定压力时，输出接口与输入接口不相通；
4、溢流阀建模:
(1)绘制溢流阀外观，如图4所示；
(2)设置接口:接口 I为输入液压油信息，接口 2为输出液压油信息；
(3)定义溢流阀功能:
当输入液压油压力 >=溢流阀设定压力时，根据输入液压油压力值计算输出液压油信
息；
当输入液压油压力〈溢流阀设定压力时，不输出液压油；
5、液压马达建模
(1)绘制液压马达外观，如图5所示；
(2)设置接口:接口 1、2为输入液压油信息，接口 3为负载和计算速度信息；接口 4为液压马达转动方向的控制信号；
(3)定义液压马达功能:
控制信号4为正时，马达顺时针方向转，根据输入液压油信息和负载信息计算输出转
速；
控制信号4为负时，马达逆时针方向转，根据输入液压油信息和负载信息计算输出转
速；
控制信号4为零时，马达不工作。
[0025]6、二位四通电磁换向阀建模: (1)绘制二位四通电磁换向阀的外观，如图6所示；
(2)设置接口:接口 1、2为输入接口液压油信息，接口 4、5为输出接口液压油信息接口
3、6为电控信号；
(3)定义二位四通电磁换向阀的功能为:
接口 3有控制信号，接口 6无控制信号时:接口 2与接口 5连通，接口 4与接口 I连通； 接口 3无控制信号，接口 6有控制信号时:接口 2与接口 4连通，接口 5与接口 I连通； 接口 3控制信号和接口 6控制信号相同时:接口 4、5与接口 I连通。
[0026]7、二位三通换向阀建模
(O绘制二位三通换向阀外观，如图7所示；
(2)设置接口:接口 3为输入液压油信息，接口 1、2为输出液压油信息，接口 4为电控制信号；
(3)定义二位三通换向阀功能:
接口 4有控制信号时，接口 2与接口 3连通；
接口 4无控制信号时，接口 2与接口 I连通；
8、三位六通换向阀建模
(1)绘制三位六通换向阀外观，如图8所示；
(2)设置接口:接口 1、2、3为输入液压油信息，接口 4、5、6为输出液压油信息，接口 7、8为控制信号；
(3)定义三位六通换向阀功能:
接口 7有控制信号，接口 8无控制信号，接口 3与接口 5连通，接口 2与接口 4连通； 接口 7无控制信号，接口 8有控制信号，接口 3与接口 4连通，接口 2与接口 5连通； 接口 7控制信号与接口 8控制信号相同，接口 I与接口 6连通，接口 2与接口 4、5连通。
[0027]接着，建立铁路救援起重机液压系统的系统模型。根据以上各个液压元器件的模型以及液压系统功能，建立液压系统模型，如图扩12所示。
[0028]然后，根据铁路救援起重机液压系统原理图，设置输入输出接口，定义接口中每个变量的名称，并将接口与对应的各个自定义模型接口连接；对各个液压元器件的相关参数进行设置。
[0029]最后，对所建模型进行编译，生成模型相关文件，进行相关代码设置，使液压系统模型在界面上显示出来，在逻辑算法的作用下，通过显示界面，可以看到液压系统中工作的部分显示为蓝色，而未工作的部分显示为黑色。
[0030]实施例2:
本实施例与实施例1基本相同，不同的地方是，本实施例对逻辑算法进行限定，逻辑算法可以实现:当系统模型中的自定义模型的输入参数或随时间变化的内部变量发生变化时，才对该自定义模型进行运算，以该逻辑取代每次对所有模型进行运算的逻辑，从而在保证运算结果的正确性的基础上，简化了算法，节省了运算时间。
[0031]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。
【权利要求】
1.工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:包括以下步骤: Ca)编写逻辑算法，用于实现控制逻辑的实时运算； (b)采用图形化建模方法进行控制逻辑建模，建立系统模型； (C)提供界面来显示系统模型的状态； (d)将控制逻辑过程采用颜色和动作变化的方式进行显示。
2.根据权利要求1所述的工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:所述步骤(b)的具体过程为: (bl)首先自定义模型，自定义模型可实现模型外观的绘制、模型接口变量的定义、模型内部变量和常量的定义、故障类型的定义、模型功能代码的编写； (b2)将各个自定义模型通过组合或连线的方式建立系统模型。
3.根据权利要求2所述的工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:所述逻辑算法可以实现:当系统模型中的自定义模型的输入参数或随时间变化的内部变量发生变化时，才对该自定义模型进行运算。
4.根据权利要求2所述的工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:所述系统模型可以独立运行或嵌入其它系统使用。
5.根据权利要求1所述的工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:对每个自定义模型定义工作状态属性，即工作状态和非工作状态，用两种不同的颜色分别代表这两种不同的工作状态属性。
6.根据权利要求5所述的工程机械控制逻辑可视化仿真方法，其特征在于:用蓝色代表工作状态，用黑色代表非工作状态。
【文档编号】G05B17/02GK103913992SQ201310657370
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】何鸿云, 徐建君, 张馨月 申请人:成都运达科技股份有限公司