Dymola（动态建模实验)

一套完整的建模和仿真工具

动态建模实验室 Dymola 是一套完整的工具，用于对汽车、航空航天、机器人技术、加工及其他应用领域内所使用的集成和复杂系统进行建模与仿真。Dymola采用业界一流的 Modelica语言和仿真技术，快速解决复杂的多专业学科系统建模和分析问题。Dymola 是用于模型创建、测试、仿真和后处理的完整环境。

多工程领域

Dymola 具有独特的多工程能力，这意味着，模型可能包含来自许多工程领域的组件。这使得模型能够更全面地表示真实世界中的复杂系统。Dymola 提供许多不同领域的库，库中包含机械、电气、控制、热、气动、液压、动力传动系、热力学、车辆动力学、空调等领域的组件。
您能够建模和仿真任何可以用常微分方程（ODE）和代数方程描述的物理组件，在底层使用数学方程建模，在高层则可通过拖放式操作进行组件组合。

探索 Dymola 的功能

一、导出功能和与其他软件的接口连接：

导出功能：Dymola 支持 FMI（功能模型接口），可将代码和模型导出至其他平台，并提供与其他软件的接口。

“实时仿真”允许在不支持 Microsoft C 编译器的环境中使用模型。它专门为实时平台而设计，例如 dSPACE 和 xPC 平台，Dymola 支持使用这些平台进行硬件在环 (HIL) 仿真。实时仿真是标准 Dymola 产品的一部分。以下限制适用“实时仿真”只允许导出使用内联积分模型，即具有嵌入式固定步长积分器的模型。使用实时仿真导出的运行时例程不包括大多数高级库例程。

• “二进制模型导出”选项允许将模型导出到其他计算机，而且目标系统无需具备 Dymola 许可证。导出模型的仿真功能与具有 Dymola 许可证的计算机上的仿真功能相同。优势包括：轻松将仿真代码部署到其他计算机，而无需承担管理运行时许可证的成本和开销。导出的代码中提供了完整的仿真功能，不受有复制保护的运行时库的限制。因此，支持在 Modelica 专家领域以外进行大规模部署。

• “源代码生成”可导出能在任何平台上使用的代码，而且目标系统无需具备 Dymola 许可证。有许多标记可用来修改所生成模型代码的内容。“源代码生成”允许导出可读高且文档齐全的代码，便于检查、调试、性能分析等。因此，该导出选项适合基于模型的高级应用，例如快速原型设计。当模型在 Dymola 或 Simulink 中转换时，“源代码生成”选项包括“实时仿真”（不受内联积分限制）和“二进制模型导出”提供的功能。“二进制模型导出”和“源代码生成”选项都允许将符号表信息导出为 XML 文件，例如模型结构、变量名称、类型和单位。

与其他软件的接口连接：

1、功能模型接口：FMI 可以无缝集成 Dymola 中各种工具的动态系统模型。通过导入 FMU，可以轻松添加控制器或子系统，从而增强 Modelica 模型的高级功能。

2、系统结构和参数化：Dymola 支持据  SSP 1.0 规范导入和导出系统描述，包括对参数值和映射文件的支持以及建议的 SRMD 元数据格式。 

3、面向 Simulink 的 FMI 工具：达索系统提供的工具全面支持在 Simulink 中导出和导入 FMU。该工具套件可免费使用，无需任何许可证密钥；Dymola 客户可享受支持和维护。

• 全面支持 FMI 导出和导入。

• FMI 版本 1.0、2.0 和 3.0 - 模型交换和协同仿真。

• Simulink Coder Target 用于从 Simulink 导出 FMU。

• Simulink FMU 块用于将 FMU 导入并嵌入到 Simulink 模型中。

4、硬件在环：Dymola 可以为 HILS 平台生成高效代码，例如 dSPACE 和 Concurrent。此外，源代码生成还允许用户为可编译 C 代码模型的任何环境设置工具链。Dymola 还支持新的 eFMI 规范，可从 Modelica 模型生成优化的算法代码。

5、Python、Java 和 JavaScript：Dymola 可以轻松地与常见脚本编写环境（例如 Python 和 Java）进行接口连接，从而对常见任务进行灵活的脚本编写。可以使用提供的实用程序库来设置参数并读取仿真结果。可以采用各种格式来导出数据，包括 Excel 的 CSV 格式和 HDF5。 

6、Dymola 和 SIMULIA 软件的接口连接：可以将 Dymola 与 SIMULIA 工具 Abaqus、iSight 和 Process Composer进行接口连接。

二、模型设计工具：

模型试验涉及对各种参数组合运行仿真，以确定建模系统的性能。模型校准可帮助用户调整参数，使仿真结果与测量数据高度吻合。设计优化可针对多种标准和多种应用场景改善系统动力学特性。 总体来说，这些选项可帮助用户有效执行仿真并轻松管理模型。

1、扫描参数：

• 少数模型仅需仿真一次。事实上，采用不同的参数运行多次仿真并对结果进行比较是用户最基本的任务之一。这可通过 Dymola 或 Python 中的脚本或使用内置功能来完成。

• Dymola 具有现代化的用户界面，可允许用户拖放要用于扫描的变量，并实现结果的可视化。在扫描一个参数时，您可以选择绘制整个轨迹，或仅绘制在仿真结束时选定的轨迹点。在扫描两个参数时，Dymola 将根据最后的点绘制一个曲面。扫描三个或更多参数时，将使用散点图。

• 参数扫描会在计算机处理器的所有可用内核上自动并行运行。

2、设计优化：

• 设计优化用于调整设备或其控制器的参数，以针对多种标准和多种情况改善系统动力学特性。

• Modelica 模型包含诸多可以通过调整提高性能的参数，例如汽车的弹簧常量、变速箱的传动比或控制器的参数等。

• 设计优化是一种通过调整参数改进系统行为的方法。系统会计算调整参数，以尽可能地减少表达改进的数学标准。标准值通常源自仿真结果，例如响应的过冲或上升时间，但也可以通过频率响应或特征值分析得出。 

3、模型校准：

• 描述物理系统的 Modelica 模型通常包括许多需要设置的参数。某些参数的值很难通过设计规范进行确定或者难以进行测量，例如，部件惯性、摩擦力和损耗参数等。

• 在模型校准（参数估计）过程中，通过真实设备测得的数据将用于调整参数，确保仿真结果与测量数据高度吻合。Dymola 会改变调整参数和仿真，寻找令人满意的解决方案，从而最大限度地减少仿真结果与测量值之间的差异。

4、模型管理：

模型管理包括对模型加密的支持、由 Dymola（CVS、Subversion 和 GIT）提供的版本控制，以及用于检查、测试和比较模型的实用程序。

• 与版本控制系统进行集成。

• 回归测试（根据已知优异结果核查仿真结果）。

• 类和条件覆盖。

• 变量单位和样式检查。

三、Modelica 行业解决方案

集成多个工程学科

Modelica 工具具有跨领域性，这意味着它们可以处理方程式以生成高效的仿真代码。领域知识包含在 Modelica 库中，旨在处理来自机械、电气和热流体领域的各种应用。

这些库可与 Dymola 和 3DEXPERIENCE Dymola 行为建模结合使用，可独立使用或与其他 Modelica 库一起使用，以对跨越多个工程学科的复杂系统进行建模和仿真。

1、汽车

汽车应用涵盖三大类别：

- 带 VeSyMA 库的发动机和传动系统建模。
- 带 电池、直流驱动器、电气化动力系统的混合/备选动力传动系统。
- 支持 VeSyMA 悬架、冷却、热系统、暖通空调、人体舒适度 和 流体动力 的详细车辆行为。适用于灵活且可重用组件的分层 Modelica 模型。

采用分层结构化的开源 Modelica 模型可为多种车辆配置提供前所未有的灵活性，同时可重复利用常用组件。

2、航空航天与国防

热系统、人体舒适度、飞行动力学、流体动力、无刷直流驱动器和电气化动力系统等库可为复杂的飞机建模提供鼎力支持。

热系统 处理各种热流体系统，人体舒适度 则可增强座舱热建模的能力。航空系统连接推进系统和空气动力学，飞行动力学 则快速分析飞行特征。制动器采用 流体动力、无刷直流驱动器 和 电气化动力系统。柔性体 管理模态实体。电力系统对飞机电气系统（从发电到控制）进行建模。

3、能源、流程与公共事业

对环境影响的要求愈发严格，这推动着物理学和控制系统建模朝着更为精细的方向发展。工业流程仿真库用于对纸张和纸浆 + 蒸汽网络进行建模。在工厂中应用这款工具可带来诸多益处，例如正确地设计改建工厂和新工厂、控制器调谐和优化以及缩短联调时间。ClaRa Plus 库有助于仿真高级联合循环发电厂等对象。

暖通空调 (HVAC) 库允许您选择正确的系统控制战略，并在建筑物设计流程的早期阶段避免出现成本高昂的暖通空调系统设计错误，从而最大限度地降低建筑物暖通空调运营的成本。人体舒适度 库可提供一种集成式的方法，用于仿真有人值守的建筑物或车辆内的热感舒适度。

4、工业装备

所有类型的工业装备均可以使用 Modelica 标准库的机械库（包括 3D 多体系统）进行建模。其他选项包括源自有限元模型的柔性梁和模态实体。制动器和控制系统使用 流体动力、气动系统、无刷直流驱动器 和 电气化动力系统 库进行建模。工业机械的热性能可使用 热系统 和 冷却库轻松进行建模。