两名大三学生再体验: 基于MWORKS AI ,在Sysplorer中搭建 LQR 两轮自平衡车
小 M:小 T,你看到同元最近发的 MWORKS AI 介绍了吗?
小 T:看了。上次我们体验的MWORKS MCP,能通过大模型调用 Syslab 或 Sysplorer,完成科学计算和系统建模仿真任务;而 MWORKS AI 更进一步,它是原生嵌入在 Syslab 和 Sysplorer 中的科学计算与系统建模仿真智能体,而是能在软件里理解任务、规划步骤、调用工具、生成模型并执行仿真。
小 M:也就是说,它开始真正参与工程流程了?
小 T:对。今天我们就直接在 Sysplorer 中,使用MWORKS AI 完成一个完整案例。
小 M:做什么案例呢?
小 T:LQR 两轮自平衡车。从控制器参数计算,到模型库生成、三维展示,再到 Sysblock 控制器接入,全流程跑一遍。
小 M:那我还挺期待的,我们现在就开始吧!
一次完整演示:从一句需求到可运行的 LQR 两轮自平衡车

小 T 没有一上来就让 MWORKS AI 直接生成模型,而是在 Sysplorer 的 MWORKS AI 中先输入了一条总任务。
(以下为任务核心口令,完整复现资料可通过文末二维码获取)
请基于 Syslab、Sysplorer MCP 和 Sysblock,构建一个展示级 LQR 两轮自平衡车案例。
模型库名称为 TwoWheeledBalanceLQR_Showcase。要求包括 LQR 控制器计算、Sysplorer 模型库生成、三维动画展示、Sysblock 控制器接入、开闭环对比和控制失败案例。
小 M:欸~咋不直接建模?
小 T:因为这个任务比较完整。如果一上来就让 AI 生成模型,它可能只写一个 LQR 控制器,或者只生成一段 Modelica 代码。我们需要先让它理解:这不是单点问题,而是一个跨 Syslab、Sysplorer、Sysblock 的工程案例。
小 M:也就是说,第一步不是生成结果,而是让 MWORKS AI 先给出工程路线图?
小 T:对。先看它能不能把任务拆对。
小 M:这条指令是不是有点长?
小 T:工程任务就应该说清楚。尤其要告诉 AI:这个案例不是只生成一个控制算法,而是要形成一个完整的模型库和演示流程。
小 M:那怎么判断这一步算通过?
小 T:看它有没有给出清楚的工程路线。如果它能说明:先用 Syslab 计算 LQR 控制率,再用 Sysplorer 生成系统模型并三维展示,之后用 Sysblock 搭建控制器框图,最后处理接口、参数和文档问题,就说明它理解任务了。
小 M:如果它只是解释 LQR 是什么,或者直接生成一段代码呢?
小 T:所以我选择了Plan模式,MWORKS AI 上的说明是提供了两种工作方式,可在 Build(直接生成)与 Plan(规划)模式之间切换。Plan模式是为完成任务制定详细的执行方案,仅生成步骤与建议,不执行任何实际操作。而默认的Build开发模式,规划、搜索、开发等一站式完成任务。

MWORKS AI输出的路线并确认下一步
小 M:很不错,流程很清晰。这样就不是让 MWORKS AI 直接“蒙着头生成”,而是先确认它知道自己要干什么。
小 T:没错。路线图对了,后面每一步才有检查标准;路线图不对,后面生成得再快也可能跑偏。
STEP 01,在 Sysplorer 的 MWORKS AI 中调用 Syslab 设计 LQR 控制参数
小 M:所以我们接下来就是设计LQR参数,那我刚才就想问,为什么不直接让 Sysplorer 生成 LQR 控制器,而是使用Syslab设计呢?
小 T:控制器参数不能凭空写。两轮自平衡车要先有被控对象的线性模型,LQR 控制器也要基于这个模型来算。所以我们先调用 Syslab,把物理假设、A/B 矩阵和 LQR 参数整理出来。
小 M:这些车体质量、车轮质量、质心高度是 Syslab 算出来的吗?
小 T:不是。它们是建模前的物理假设参数。如果有真实样机,可以从称重、CAD 或实验辨识里得到;如果只是做教学演示,就先设定一组合理的默认值。
小 M:那是不是参数随便填也行?
小 T:不能随便填。参数会影响 Plant 的 A、B 矩阵,进而影响 LQR 增益 K。如果后面换了物理参数,K 也应该重新计算。
小 M:所以这一步其实是工程师要把物理假设先定清楚。
小 T:对。MWORKS AI 可以帮我们生成默认参数和计算脚本,但参数来源、物理合理性和是否适合演示,还是要工程师确认。
小 M:那 Q、R 也是算出来的吗?
小 T:不是。Q 和 R 是设计输入,是我们给定的权重;真正根据 A、B、Q、R 计算出来的是 K。uMax、theta0、stopTime 则是工程演示参数,也是我们给定的。
小 M:所以 Syslab 这一步不是单独做一个脚本,而是为后面的 Sysplorer 和 Sysblock 提供统一参数。
小 T:对。后面所有模型都必须按这个参数表来,否则模型可能能跑,但控制效果不对。



Syslab LQR 计算脚本 + 开环/闭环响应曲线
STEP 02,生成 Sysplorer 模型库,先跑通线性闭环
小 T:有了控制参数后,我继续在 Sysplorer 的 MWORKS AI 中生成模型库。第一版先不追求所有功能一步到位,而是先保证线性闭环可检查、可仿真。
(以下为任务核心口令,完整复现资料可通过文末二维码获取)
请基于 Modelica Standard Library,从零新建 TwoWheeledBalanceLQR_Showcase 模型库。
本阶段目标:先生成 Sysplorer Modelica 线性 Plant + 包结构,跑通线性闭环,不直接进入 Sysblock 控制器框图。
小 M:这时候已经模型里面有三维两轮车了吗?
小 T:还没有真正的三维展示。这一版主要是把线性 Plant 和 LQR 控制闭环跑通。
小 M:那为什么不一开始就做复杂三维模型?
小 T:如果一开始就追求复杂轮地接触,很容易把控制问题和多体接触问题混在一起。这个案例的第一目标是先实现LQR 控制,所以先采用“线性状态空间 Plant + 后续三维可视化外壳”的方式。
小 M:也就是说,先保证控制方程是对的,再让它变得好看。
小 T:对。

模型库结构截图
STEP 03,补齐三维展示,但不是直接控制高保真多体模型
小 M:两轮自平衡车如果没有三维动画,展示效果确实差很多。
小 T:所以接下来让 MWORKS AI 追加 MultiBody 三维可视化外壳。但这里要特别说清楚:当前被控对象不是一个完整高保真多体动力学模型,而是“线性控制方程 Plant + MultiBody 可视化外壳”的组合。
小 M:那三维车体起什么作用?
小 T:线性 Plant 负责状态计算,输出 x、theta 等变量;三维外壳读取这些变量,用来显示车体移动、倾斜和车轮转动。它用于展示,不反向影响 Plant 的核心动力学。

当前被控对象由 LinearBalancePlant 与可视化模块共同组成,Plant 输出状态变量并驱动三维显示。
小 M:MWORKS AI 生成的三维动画是不是一次就好看?
小 T:没有。AI 能生成结构,但展示级动画不是只看能不能运行。比如车轮是不是对称、轮轴有没有穿过中心、车体倾斜方向和 theta 曲线是不是一致,这些需要人看。
小 M:所以不是 AI 不行,而是展示效果要靠工程师判断?
小 T:对。AI 负责快速搭出第一版,工程师负责判断它像不像真实两轮车、适不适合真实场景。
STEP 04,接入 Sysblock 控制器,为后续代码生成做准备
小 M:既然 Modelica 版 LQR 控制器已经能跑了,为什么还要再用 Sysblock 搭一遍呢?
小 T:这一步很关键。以前很多控制器直接写在 Sysplorer 的 Modelica 模型里,适合仿真;但如果后续要做控制算法代码生成,框图化的 Sysblock 控制器更合适。
小 M:也就是说,Sysplorer 负责系统模型和被控对象,Sysblock 负责控制算法框图?
小 T:对。更重要的是,现在可以让 MWORKS AI 帮我们生成 Sysblock 控制器。它把 LQR 的状态反馈、增益、求和、限幅和 out_cost 计算都搭成框图,后续更容易走向代码生成和工程部署。
说着小T把公式在纸上列了一下
u_raw = -(k1*x + k2*v + k3*theta + k4*omega) u = saturation(u_raw, -uMax, uMax) instantCost = q1*x^2 + q2*v^2 + q3*theta^2 + q4*omega^2 + r*u^2 out_cost = integral(instantCost)
小 M:这个out_cost 是用来干啥的,也是控制?
小 T:不是,它是用来评价控制效果的。LQR 不只是让车体回正,还要在状态偏差和控制输入消耗之间取得平衡。out_cost 可以帮助我们观察控制过程中的累计代价。

小 T:Sysblock 控制器生成了,我把它接入 Sysplorer 模型,生成新的示例 RunBalanceFromInitialTilt_3D_Sysblock。
STEP 05,仿真能跑了,但控制不住?这时必须统一参数
小 M:模型可以仿真,但是控制不住啊,接着问问?
小 T:MWORKS AI 给了两个排查方向:一是 Sysblock 里的 K、Q、R、uMax 没有和原来的 DesignData 完全一致;二是仿真参数也要统一,比如 theta0、stopTime、扰动幅值。
小 M:这就是工程师要介入的地方?
小 T:对。MWORKS AI 能帮我们定位方向,但参数一致性必须人工核对。我检查了 Syslab 参数表、DesignData、Modelica 版控制器和 Sysblock 控制器,确保 K、Qdiag、R、uMax、theta0、stopTime 都一致。
小 M:然后控制效果就正常了?
小 T:对。修正后,Sysblock 控制器下的两轮车也能恢复直立。这也说明:仿真能跑,不代表控制正确。

STEP 06,最后以当前稳定版本为基准模型库,进入中文化和文档优化
小 M:yes!模型跑通了,成果很完美,结束!
小 T:别着急,模型库优化,比如中文化、注释补齐、参数说明和示例文档也要加上来。
小 M:对,对,这步确实重要,要用于后续的学习和留存,还要让自己和其他同学都看得懂、能复现、能讲清楚。
小 T:这句说得很对,因为模型能跑只是第一步。准确和完善的注释同样重要。所以我们可以让MWORKS AI添加中文的注释和描述,以便我们后期的维护。
以当前稳定版本为基准后只做:
1. 将明显英文 description 改为中文;
2. 补齐模型内部注释;
3. 参数和变量说明中文化;
4. 补充每个 Example 的推荐观察变量;
5. 补充 Syslab、Sysplorer、Sysblock 分工说明;
6. 说明“线性 Plant + MultiBody 可视化外壳”的建模方式。



最终控制效果
从 MCP 工具调用到 MWORKS AI 原生工程智能体

小 M:这次和上次体验 MCP 的感觉确实不一样。
小 T:对。上次 MCP 已经证明了一件事:大模型可以调用 Syslab、Sysplorer 这些 MWORKS 工具能力,不只是停留在问答。
小 M:那这次 MWORKS AI 的变化在哪里?
小 T:这次更进一步。它不是让我们在外部 Agent 里配置工具、调用工具,而是把 AI 能力直接嵌入到 MWORKS 软件环境里。我们是在 Sysplorer 的 MWORKS AI 中发起任务,然后调用 Syslab 、生成 Sysplorer 模型库、接入 Sysblock 控制器。
小 M:也就是说,工具调用能力还在,但入口和体验变了。
小 T:对。原来是“大模型通过 MCP 调用 MWORKS”;现在是“MWORKS 软件本身内置了一个懂工程上下文的 AI ”。
小 M:这就方便多了。模型结构、仿真日志、报错信息、参数配置都在软件环境里,MWORKS AI 可以直接围绕这些内容分析。
小 T:没错。这也是 MWORKS AI 的重点。它把任务规划、工具调用、上下文组织、执行反馈和结果迭代放进了原生交互界面里。用户不需要在多个工具之间来回切换,MWORKS AI 就能围绕当前工程对象继续往下做。
小 M:这次案例里就很明显。Syslab 计算控制率,Sysplorer 构建系统模型,Sysblock 搭控制器框图,整个过程都能串起来。
小 T:而且它还内置了面向科学计算和系统建模仿真的专业 Skills。比如这次调用 Syslab Skill 生成 LQR 脚本,后面又在 Sysplorer Sill里生成 Modelica 模型库,再接入 Sysblock 控制器。
小 M:那国产大模型这块怎么理解?
小 T:MWORKS AI 的另一个重点是面向国产大模型做了工程化适配。不是简单接一个模型接口,而是围绕科学计算、系统建模、仿真调试这些场景,把工作流、规则和 Skills 做了优化,让国产大模型也能更好地完成工程软件里的实际任务。
小 M:也就是说,它不是只比谁回答得更像,而是看能不能在真实工程流程里把任务推进下去。
小 T:对。这次两轮自平衡车案例就能说明这一点。MWORKS AI 能生成初版模型、调用计算脚本、分析报错、建议接口适配;但工程师仍然要确认物理参数、状态顺序、控制参数一致性和动画展示效果。
小 M:所以 MWORKS AI 不是替工程师做所有判断,而是把工程师从重复搭建、查错、整理文档这些环节中解放出来。
小 T:对。MWORKS AI 负责加速执行,工程师负责定义目标、校正边界和审查结果。
小 M:这才是 MWORKS AI 和单纯 MCP 体验最大的不同:不是只把工具接上,而是把 AI 真正嵌入到 MWORKS 的工程工作流里。
小 T:没错。从 MCP 工具调用,到 MWORKS AI 原生嵌入,再到国产大模型和专业 Skills 支撑,MWORKS AI 正在变成一个面向科学计算与系统建模仿真的工程智能体。

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