Amesim中Simulation(仿真库）介绍与方法

Simulation 库是 Amesim 中一个功能强大却常被忽视的核心库，位于库目录树首位，包含 14 个元件（每个对应唯一子模型），主要用于控制仿真求解、统计运行状态、实现实时交互等，且具有较高运算优先级。由于其元件颜色与信号库相近（可以共用），易被混淆，但掌握其用法能显著提升建模效率与仿真深度。本文将系统介绍该库核心元件的功能与实操场景。

一、统计仿真运行信息：runstats 元件（RSTAT 子模型）

runstats 是 Simulation 库中用于实时统计仿真运行关键参数的元件，无外部端口，放置于模型中即可生效，是性能分析的核心工具，非常常用，仿真卡住时经常用。

1. 核心功能

配合 Amesim “性能分析器”（Performance Analyzer）的 “运行统计（Run statistics）” 模块，可监测 17 项关键变量，帮助定位模型问题（如运算缓慢、卡死报错等）。性能分析器窗口（图 3）中，左侧为变量列表，右侧默认显示CPU 时间曲线和积分步长曲线（含当前、最小、最大步长，以 10 为底对数形式展示）。

2. 重点关注变量

无需逐一分析 17 项变量，核心关注以下 8 项（如上图 标注）：

• CPU 时间（①）与运行时间（②）

  前者为 CPU 实际运算时长，后者为仿真经历的物理时长，曲线斜率变化反映运算速度（斜率增大→速度减慢）。

  
  

• 积分步长相关（③-⑦）

• 变量③（当前步长）受打印间隔影响，可能丢失极端值；
• 变量④-⑦（最小、最大步长等）不受打印间隔影响，需结合分析。若步长突然减小，提示模型存在高频振荡或不连续点。

• 累计不连续数量（⑧）

  不连续越多，运算越慢，甚至卡死，需重点排查。

  
  

3. 使用提示

双击 runstats 可单独查看变量曲线，但更推荐结合性能分析器的 “状态贡献度”“频率” 等模块综合分析，以全面定位模型问题。

二、动态调整打印间隔：print_interval 与 print_interval_signal

打印间隔决定仿真结果的数据点密度，间隔过大会丢失细节，过小则数据冗余。这两个元件可动态设置打印间隔，平衡精度与效率。

1. 元件与子模型对应

• print_interval：TI001 子模型，通过参数设置动态调整间隔；
• print_interval_signal：TI010 子模型，通过外部信号控制间隔变化。

2. 实用场景

针对仿真中 “曲线斜率变化不均” 的场景（如下图）：

(a)曲线不平滑；(b)曲线平滑但数据点太多；(最后c)动态调整打印间隔，用较少数据点实现理想曲线的绘制

• 斜率变化快的时段（如动态响应阶段）：设小打印间隔，保留细节；
• 斜率变化慢的时段（如稳态阶段）：设大打印间隔，减少数据量。
  最终可在保证曲线平滑的同时，显著降低数据冗余（图 5c 对比图 5a、5b 的优势）。

3. 注意事项

若需对结果进行FFT 分析，不可使用动态间隔（FFT 依赖等间距数据点）。

放置了此元件，仿真设置里面的打印间隔就会失效。

三、时间同步与实时交互：timesync 与 externinput

这两个元件配合使用，可实现仿真时间与真实时间同步及外部信号实时输入，是人机交互仿真的核心工具。

1. timesync 元件（SIMSYNCTIME0 子模型）

• 功能

  减慢仿真速度，使运算时间与真实时间保持同步（或按比例缩放），便于实时观察仿真过程。

  
  

• 使用前提

• 模型原始运算速度需小于设置的仿真时间；
• 必须使用固定步长积分器。

2. externinput 元件（EXTERNINP0 子模型）

• 功能

  将模型外部信号（如中控台输入）实时传入模型，实现动态控制。

  
  

3. 实操案例

如图 所示，二者配合中控台可实现 “人机实时交互”：

• externinput 将中控台的实时信号（如伺服阀控制信号）输入模型；
• timesync 使仿真速度与真实时间同步，避免模型快速运行完毕；
• 最终可通过中控台实时调节伺服阀开口，观测阻尼孔流量变化。

四、超元件的启用与禁用：4 个控制元件

超元件（Supercomponent）是 Amesim 中模块化建模的核心，Simulation 库提供 4 个元件（图 8）用于控制超元件的启用 / 禁用及切换，实现复杂系统的分模块仿真。

1. 元件功能与子模型对应

2. 应用实例

如图所示，通过 SUBSYSSELECT0 可实现 “液控超元件” 与 “电控超元件” 的动态切换：根据外部信号，SUBSYSSELECT0 控制对应超元件的启用，实现系统不同控制模式的仿真对比。

五、其他实用元件

除上述核心元件外，Simulation 库还有 4 个高频使用元件：

• SIMP00

  ：用于批运行中修改求解器公差、最大积分步长，或限定 CPU 时间；

  
  

• SCRCALL01

  ：连接外部前后处理工具，扩展仿真数据处理能力；

  
  

• stop

  ：特定条件下中断仿真（与信号库 stop 功能一致）；

  
  

• chronometer

  ：计算特定事件的开始 - 停止时间（与信号库 chronometer 功能一致）。

  
  

六、总结

Simulation 库虽元件数量不多，却涵盖了仿真控制、性能分析、实时交互、模块化建模等核心场景。掌握其用法可解决 “运算慢”“数据冗余”“实时控制难” 等实际问题，尤其对复杂系统仿真与模型优化至关重要。建议读者在建模时主动探索这些元件，充分发挥 Amesim 的强大功能 —— 正如 “发现新大陆”，看似不起眼的工具往往能带来建模效率的质的飞跃。