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龍圖騰網(wǎng)獲悉上海交通大學(xué)申請的專利基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN113901584B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-15發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202111180553.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/15；該發(fā)明授權(quán)基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)是由陳金偉;李元芾;湯鑫宇;張會生設(shè)計研發(fā)完成，并于2021-10-11向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)在說明書摘要公布了：一種基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，包括：履帶車輛仿真模型單元、FMU模型轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)接口交互單元和優(yōu)化設(shè)計單元，本發(fā)明在基于FMI標準模型接口實現(xiàn)車輛聯(lián)合仿真模型的一體化集成的基礎(chǔ)上，通過多領(lǐng)域子系統(tǒng)的并行優(yōu)化方案，消除復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程的嵌套迭代，以提高履帶車輛系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程的效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明授權(quán)基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，包括：履帶車輛仿真模型單元、FMU模型轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)接口交互單元和優(yōu)化設(shè)計單元，其中：履帶車輛仿真模型單元為后續(xù)轉(zhuǎn)換和封裝成基于統(tǒng)一FMI接口的FMU模型提供基礎(chǔ)，F(xiàn)MU模型轉(zhuǎn)換單元將履帶車輛仿真模型轉(zhuǎn)換并封裝為統(tǒng)一FMI接口的FMU模型，為后續(xù)履帶車輛一體化聯(lián)合仿真系統(tǒng)模型的集成提供基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)接口交互單元確定各個FMU模型之間的數(shù)據(jù)交互接口，并通過統(tǒng)一的FMI模型接口實現(xiàn)各領(lǐng)域FMU模型的一一對應(yīng)連接，實現(xiàn)履帶車輛聯(lián)合仿真模型的一體化集成；其次數(shù)據(jù)接口交互單元還包括履帶車輛聯(lián)合仿真模型與優(yōu)化設(shè)計單元之間的接口交互，并行優(yōu)化設(shè)計單元將履帶車輛的優(yōu)化設(shè)計問題劃分為一個系統(tǒng)級與多個領(lǐng)域子系統(tǒng)級的兩層優(yōu)化策略，同時確定各子系統(tǒng)的耦合設(shè)計變量，在系統(tǒng)級優(yōu)化層通過構(gòu)建耦合變量的一致性約束來協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)耦合變量的沖突，使得子系統(tǒng)優(yōu)化層的各領(lǐng)域子系統(tǒng)可完全自主的執(zhí)行優(yōu)化過程后，優(yōu)化設(shè)計單元通過接口交互將優(yōu)化變量傳遞給集成的聯(lián)合仿真模型，并動態(tài)改變優(yōu)化變量，以尋得最優(yōu)值； 所述的基于FMI的履帶車輛集成優(yōu)化是指： 步驟S1，利用不同的仿真工具分別建立履帶車輛多體動力學(xué)、控制系統(tǒng)、液壓傳動、三維結(jié)構(gòu)、有限元分析的仿真模型； 步驟S2，基于統(tǒng)一FMI模型接口，將各領(lǐng)域模型轉(zhuǎn)換并封裝為相應(yīng)的FMU模型； 步驟S3，提取FMU模塊之間的接口數(shù)據(jù)屬性信息，構(gòu)成模型接口模塊，完成履帶車輛模型的一體化集成，同時依據(jù)履帶車輛優(yōu)化設(shè)計的具體需求，完成履帶車輛的優(yōu)化設(shè)計過程，設(shè)定各領(lǐng)域優(yōu)化目標與優(yōu)化變量，構(gòu)成優(yōu)化接口模塊，形成最終的數(shù)據(jù)接口交互單元； 步驟S4，將履帶車輛設(shè)計優(yōu)化過程分解為系統(tǒng)級優(yōu)化和多個領(lǐng)域子系統(tǒng)級優(yōu)化兩個層次，分別確定系統(tǒng)級與各領(lǐng)域子系統(tǒng)優(yōu)化過程的優(yōu)化目標、優(yōu)化變量與耦合變量，同時構(gòu)建各領(lǐng)域耦合變量的一致性約束，實現(xiàn)履帶車輛的多領(lǐng)域子系統(tǒng)的并行優(yōu)化，建立履帶車輛的優(yōu)化設(shè)計單元； 步驟S5，運行連接好的履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，確定仿真步長以及同步多模型間的時鐘，完成集成優(yōu)化系統(tǒng)初始化工作； 步驟S6，利用履帶車輛集成優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)對履帶車輛進行循環(huán)迭代優(yōu)化，判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足優(yōu)化目標，若不滿足則繼續(xù)迭代，直到優(yōu)化結(jié)果滿足優(yōu)化目標為止； 所述的優(yōu)化方法的系統(tǒng)級優(yōu)化問題為：，，其中：Y為給定的子系統(tǒng)優(yōu)化狀態(tài)變量，{X,Z}為系統(tǒng)級優(yōu)化變量，Z為對應(yīng)子系統(tǒng)的耦合變量且，J為系統(tǒng)級的一致性約束，以消除各子領(lǐng)域系統(tǒng)單獨優(yōu)化過程中耦合變量產(chǎn)生的沖突； 所述的子系統(tǒng)級的優(yōu)化問題為：，，其中：{X,Z}為給定系統(tǒng)級優(yōu)化的變量且，在子系統(tǒng)優(yōu)化層面對多個領(lǐng)域子系統(tǒng)單獨進行優(yōu)化，優(yōu)化的方法為：持全局變量及耦合變量{X，Z}恒定的同時，尋得給定約束條件下子系統(tǒng)的最優(yōu)值子系統(tǒng)優(yōu)化變量，并傳遞回系統(tǒng)級優(yōu)化層面； 所述的履帶車輛仿真模型單元包括：履帶車輛多體動力學(xué)模型、控制系統(tǒng)模型、三維結(jié)構(gòu)模型、有限元分析模型上建立的領(lǐng)域子系統(tǒng)模型； 所述的FMU模型轉(zhuǎn)換單元包括：多體動力學(xué)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊、控制系統(tǒng)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊、三維結(jié)構(gòu)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊和有限元分析FMU模型轉(zhuǎn)換模塊，其中：多體動力學(xué)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所建立的多體動力學(xué)模型信息，基于統(tǒng)一FMI接口進行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為多體動力學(xué)FMU模型，控制系統(tǒng)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所建立的控制系統(tǒng)模型信息，將其轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)FMU模型，三維結(jié)構(gòu)FMU模型轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所建立的三維結(jié)構(gòu)模型信息，將其轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu)FMU模型，有限元分析FMU模型轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所建立的有限元分析模型信息，將其轉(zhuǎn)換為有限元分析FMU模型； 所述的數(shù)據(jù)接口交互單元包括：FMU模型間接口模塊和優(yōu)化接口模塊，其中：FMU模型間接口模塊根據(jù)各個FMU模型之間的參數(shù)傳遞信息，得到各FMU模型間的接口交互關(guān)系，實現(xiàn)履帶車輛聯(lián)合仿真模型的一體化集成，優(yōu)化接口模塊根據(jù)履帶車輛的優(yōu)化目標和優(yōu)化變量，得到優(yōu)化設(shè)計單元與履帶車輛聯(lián)合仿真模型之間的優(yōu)化接口交互關(guān)系； 所述的并行優(yōu)化設(shè)計單元包括：系統(tǒng)層優(yōu)化模塊與子系統(tǒng)層優(yōu)化模塊，其中：系統(tǒng)級模塊構(gòu)建耦合變量的一致性約束來協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的耦合變量沖突，使得各領(lǐng)域的子系統(tǒng)可自主進行優(yōu)化，子系統(tǒng)優(yōu)化層獨立構(gòu)建各領(lǐng)域子系統(tǒng)的優(yōu)化問題，實現(xiàn)各領(lǐng)域子系統(tǒng)的并行優(yōu)化。

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