1、摘 要 目前， 随着计算机技术和模拟建模技术的发展，数学建模与仿真在产品设计中的作用越来越重要，已经成为测试和分析产品技术性能的一项重要手段。然而，现在产品的复杂程度逐渐提高，往往涉及机械、控制、电子、和软件等多学科领域,其每个部件、子系统都可能是由各个学科领域的零部件组成, 虽然各个学科领域都有比较成熟的仿真软件,但大部分仿真软件仅适用于本学科领域,并在模型表述中采用自己专门的格式,而复杂产品的整体性能需要多个领域仿真软件的协同仿真,需要在多个仿真软件间进行大量的数据交换,并进行系统层面上的建模,单领域仿真建模工具很难满足要求。因此要设计多领域建模与仿真平台，以满足当今产品生产的需要。 在本
2、论文中，通过对多领域建模语言Modelica在数字电路中的应用以及多领域物理系统仿真平台Dymola系统的应用的介绍，让我们初步了解了多领域建模与仿真在当今产品设计中的应用。该论文主要包含以下的几个主要部分：首先介绍当今多领域建模仿真的发展状况。其次，介绍了有关电路设计和仿真的一些有关软件和平台，以及Modelica语言和Dymola仿真平台。接着，介绍了同步电机工作原理以及它的数学模型。最后，讲述如何利用Modelica语言和Dymola仿真平台建立同步电机仿真模型，以及对它进行分析测试。 本论文对课题的设计方法以及所利用的理论知识进行了详细的阐述，并对多领域建模语言Modelica以及仿真
3、平台Dymola系统进行了介绍。关键字：同步电机建模仿真；同步电机动态响应；Modelica； Dymola系统。 Abstract At present, along with the computer technology and the simulation modelling technology development, mathematics modelling and the simulation is more and more important in the product design function,already became the test and an ana
4、lysis product technical performance important method.However, now the product complex degree gradually enhances, often involves the machinery, the control, the electron, and software and soon the multi-disciplinary domain, its each part, the subsystem all possibly are is composed by each discipline
5、domain spare part. Although each discipline domain has quite mature simulation softwares, however, most simulation softwares applie only to the areas of themselves, used their own special formats to illustrate the models, but complex products require multiple areas of the overall performance of simu
6、lation softwares co-simulation, and need a large number of data exchange among a number of simulation softwares,modeling on system level. single field of simulation modeling tools are very difficult to meet the requirements, therefore must design the multi- domains modelling and the simulation platf
7、orm, meets now the product production needs. In this paper, through to multi- domains modelling language Modelica in the digital circuit application as well as the multi-domains physical system simulation platform Dymola system application introduction, lets us initially understand the multi- domain
8、smodelling and the simulation in now the product design application.Below this paper mainly contains several main parts: First briefs now the multi- domains modelling simulation development condition.Second, introduced the related circuit design and simulation somerelated software and the platform,
9、as well as Modelica language and Dymola simulation platform.After that, introduced work principle of synchronous motor as well as its mathematical model. Finally, how narrates using the Modelica language and Dymola simulation platform establishment parallel synchronous motor the simulation model, as
10、 well as carries on the analysis test to them. The present paper the theory knowledge which as well as used to thetopic design method has carried on the detailed elaboration, and hascarried on the introduction to multi- domains modelling language Modelica as well as the simulation platform Dymola sy
11、stem. Key words: Synchronous machine modeling and simulation;Synchronous motor dynamic response,;Modelica;The Dymola system.目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1课题来源和研究背景11.2 国内外相关软件的发展概况41.2.1硬件描绘语言VHDL41.2.2 Matlab系统51.3 Modelica语言的介绍61.3.1 Modelica发展的历史61.3.2 Modelica的主要特征71.3.3 Modelica的主要功能81.4 课题研究的目的与意义1
12、11.5 课题主要内容122 同步电机基本原理123 仿真系统设计204 仿真结果及分析295 总结与展望355.1 总结355.2 展望35谢 辞37参考文献38391 绪论1.1 课题来源和研究背景该课题来源于桂林电子科技大学机电工程学院,课题主要研究面向对象的多领域建模语言Modelica的应用，本设计主要是研究Modelica在同步电机仿真中的方针及应用。 随着时代和科技的进步，计算机仿真技术日益成为各行业不可缺少的手段和技术。纵观系统仿真技术发展的历史可知，仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算技术的发展密切联系的。正是控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，同时计算机
13、的出现以及计算技术的发展，为仿真技术提供了强有力的手段和工具。由于在计算机上建立系统的数学模型并运转和实验这个模型是十分经济、方便和灵活的，因而计算机仿真在仿真中越来越占有重要的地位。50年代末期到60年代，由于洲际导弹和宇宙飞船的姿态及轨道控制动力学的研究，促进了混合仿真技术的发展，1958年第一台混合计算机系统用于洲际导弹的仿真。1964年生产出第一台商用混合计算机系统。60年代，阿波罗登月计划的成功及核电站的广泛使用进一步促进了仿真技术的发展。70年代开始，仿真技术被应用于社会、经济、生态、管理等非工程系统的研究，开拓了仿真技术的广阔应用前景。仿真技术现在已成为系统分析、研究、设计及人员
14、训练不可缺少的重要手段，它给工程界及企业界带来了巨大的社会效益与经济效益。使用仿真技术可以降低系统的研制成本，提高系统实验、调试及训练过程中的安全性，对于社会、经济系统，由于不可能直接进行实验，仿真技术更显出它的重要性。 现代仿真系统的总体要求如下(1)减少模型开发时间，即从重视编程转向重视建模，包括研究结构化建模的环境与工具，建立模型库及模型开发的专家系统等等。(2)改进精度，包括改进模型建立的精度及实验运行的精度，比如研究模型结构特征化的新方法模式识别法及人工智能法、连续动力学系统的数值解法、随机数产生的方法等等。(3)改进通信，包括人与人之间的通信及人与计算机之间的通信，比如研究模型的统
15、一描述形式，图形输入与动画输出，仿真结果的统计、分析等。仿真实验要使得模型能够在计算机上运行，这部分工作要由仿真软件来完成。仿真软件是一类面向仿真用途的专用软件，它的特点是面向问题、面向用户，其功能可概括为：(1)模型描述的规范及处理；(2)仿真实验的执行与控制；(3)数据与结果的分析、显示及文档化；(4)对模型、实验模式、数据、图形或知识的存储、检索与管理。根据上述功能的实现情况，可以将仿真软件分为程序包具有(2)、(3)、(4)中一种或两种功能、仿真语言具有(1)、(2)、(3)功能和一体化仿真环境具有(1)一(4)全部功能的一体化软件系统。从目前看，仿真语言仍是仿真软件的主体。从软件发展的观点来看，最初出现的是一些功能简单的程序包，以后为便于仿真用户使用，开发了许多仿真语言，同时研制成仿真软件。为了满足这些要求，提出了以下几点。 改善建模环境，改善建模环境包括下述内容。(1)模块化、结构他建模技术 所谓结构化建模技术是指；根据不同实际系统的组成，对系统进行分解，抽象出它们的基本成分及组合关系；确定各种基本成分及其连接的描述形式并开发一种非过程编程语言(模型描述语言)，根据应用领域的不同建立相应的模型库并使它与模型实验模块有机地结合起来。采用这种技术不仅能使仿真软件直接面向领域工程师，而且能大大缩短建模时间。 (2)图形建模技术
