Simpack线性系统分析介绍
本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了三种多体系统线性化状态下的分析方法：频率响应、系统响应和功率响应。这些分析基于状态空间矩阵，分别用于获得输入输出传递函数、系统输出响应和功率谱密度。用户可定义频率设置、激励和测量，并在线性系统分析用户界面中操作。每种模式提供不同的输出信息，包括传递函数、系统响应和功率谱密度。用户界面支持在线分析和图形显示，用户可自由切换计算模式并设置图形参数。
1.概述
Simpack的线性系统分析包含了多个解算器，其功能包括：
获得多体系统的传递函数；
计算系统在外界激励下的频域响应；
在Simpack中，对于线性系统分析提供在线和离线两种分析方法。
用户可以通过
或者
来启动分析；也可以点击工具栏中的
图标或者
图标启动分析。
其应用主要有：
获得系统传递函数；
分析系统在大量变量作用下的响应；
乘坐舒适性评估；
噪声分析等。
2.功能
线性系统分析提供三种不同的计算模式：
频率响应（Frequency Response）；
系统响应（System Response）;
功率响应（Power Response）;
所有三种模式都是在多体系统的线性化状态下，利用时间频率域的分析方法进行的，并且都是基于运动方程的状态空间矩阵。
频率响应用来获得任意用户定义的输入与输出的传递函数。输入可以是位移、速度、加速度或者力、扭矩或者任意的激励；输出可以是能够从模型中测量到的任意量。典型实例为：
特定点的加速度是输入点的力的函数；
连接点的力是输入点的位移、速度或者加速度的函数。
系统响应用来获得在多个输入激励的作用下系统输出的幅值和相位的响应，此外，该模式也允许在Simpack后处理中显示系统在不同频率下的系统行为。
功率响应与系统响应非常类似，唯一不同的是功率响应的输入与输出均以功率谱密度（PSD）的形式显示，这对于随机信号来说非常有用。同时，PSD不包含相位信息。
（1）频率设置
线性系统分析解算模式对给定的时间频率进行分析，时间频率的频率带宽由用户定义。用户需要定义带宽（最小、最大频率）、频率数量和分布（线性或者对数log）。为简便起见，线性系统的分析选项设置也可以在线性系统分析的用户界面上进行设置。
（2）激励和测量
所有三种计算模式都至少需要一个输入（激励）和输出（测量），如果没有定义输入和输出，则系统会以报错提示。
输入激励
系统响应和频率响应计算模式下的输入必须是频域激励。在这些计算模式下，会自动寻找与计算模式匹配的激励。比如系统响应计算模式会忽略掉功率谱密度的激励；功率响应计算模式也会忽略掉所有非功率谱密度的输入激励。因此，动力学模型最好同时包含所有类型的激励，以便在不同的计算模式下切换。
频率响应计算模式可以接受所有类型的激励，甚至是时域激励和历程激励。在该计算模式下，激励只提供输入的类型和位置，其参数对频率响应计算没有影响。
输出（y-output）
用户必须定义y-output输出。
（3）解算输出
三种线性系统分析提供如下的输出：
频率响应计算模式提供指定的输入和输出之间的传递函数的幅、相特性。幅、相值均是在不同的离散频率下生成的；
系统响应计算模式提供指定输出的幅、相特性，此外还提供不同输入下的幅、相特性；幅、相值均是在不同的离散频率下生成的；
功率响应计算模式提供指定输出的功率谱密度特性，此外还提供不同输入下的功率谱密度特性；功率谱密度值均是在不同的离散频率下生成的。
在线积分允许用户选择何种结果进行图形显示，离线积分将输出线性系统分析的结果文件.lsa.sbr文件。线性系统分析的结果文件中包含所有的输入和输出结果或者输入/输出的组合。同时系统响应分析模式还会在结果文件中输出动画，在后处理中可以显示这些动画。
3.用户界面
只有在线线性系统分析才有用户界面，并且三种计算模式的界面基本一样，用户不用重新打开界面就可以在不同的计算模式下自由切换。
用户界面由以下几部分组成：
图形显示区
图形区将显示解算器的输出，根据所选用的分析模式的不同，图形区将显示类似传递函数、系统响应或者功率谱密度等。
结果树区
在结果树中，用户可以选择什么样的信号比如输入、输出、传递函数等在图形区进行显示。也可以按住“shift”或者“ctrl”键选择多个结果在图形区进行显示。当然，如果结果树中显示的结果较多，也可以通过过滤器进行过滤、展开、收缩结果树。
分析选项区
在分析选项下，用户可以选择：频率响应、系统响应或功率响应，以及定义频率的个数和分布。点击“Perform calculation”按钮进行在线分析。
图形参数区
在图形参数区可以设置图形显示参数：
幅值轴（PSD）
可以选择是线性或者对数函数log；
频率单位
可以选择频率的单位为Hz或者rad/s；
最小/最大频率
定义显示的最小/最大频率，该频率依赖于分析选项区定义的频率上下限；
最小/最大幅值（PSD）
定义幅值或者PSD的显示范围；
最小/最大相位
定义相位的显示范围；
幅值/相位图形
允许对幅值和相位显示进行开关；
（1）频率响应
在结果树中显示的是所有可以用来在图形显示区显示的结果，图形显示区显示的是输出相对于输入的传递函数。
（2）系统响应和功率响应
图形显示区显示的是输出的系统响应或者功率响应。
