Simscape

• Единая среда для моделирования многодисциплинарных физических систем с алгоритмами управления в Simulink;

• Блоки физического моделирования, охватывающие более 10 физических областей, включая механику, электрику, гидравлику и двухфазные жидкости;

• Язык Simscape, основанный на MATLAB, позволяющий создавать текстовые компоненты, домены и библиотеки физического моделирования;

• Сокращение символьных уравнений и технология решения для систем дифференциальных алгебраических уравнений (DAE), включая обработку событий;

• Специализированные решатели для моделирования в реальном времени и HIL-тестирования;

• Физические единицы измерений для параметров и переменных и автоматическая обработка их преобразований;

• Возможность симуляций моделей, в которых используются блоки из дополнительных продуктов Simscape, без покупки этих продуктов;

• Поддержка генерации C-кода (с Simulink Coder).

Продукты Simscape предлагают естественный и эффективный метод для составления математической модели физических систем. Создание междисциплинарных моделей физических систем в Simscape, не требует выведения уравнений разрабатываемой системы.

Моделирование физических связей

Компоненты Simscape представляют физические элементы, такие как насосы, двигатели и операционные усилители. Линии в модели, которые соединяют эти компоненты, соответствуют физическим соединениям в реальной системе, которые передают энергию. Этот подход позволяет описать физическую структуру системы, а не лежащую в ее основе математику. Электрические, механические, гидравлические и другие физические соединения представлены в схеме линиями, цвет которых указывает на их физическую область .Это позволяет сразу увидеть, какие системы в вашей модели и как они связаны друг с другом.

Семейство продуктов Simscape

Семейство продуктов Simscape состоит из шести продуктов, которые охватывают широкий спектр применений. Каждый из этих продуктов интегрирован в платформу Simscape. Дополнительные продукты включают в себя более продвинутые блоки и методы анализа.

• Simscape;

• Simscape Driveline;

• Simscape Electrical;

• Simscape Fluids;

• Simscape Multibody.

ABB, Deltamarin и VTT оптимизируют судовые потоки энергии с Simscape (англ.)

Моделирование физических систем: 01. Введение

Simscape Driveline

Simscape Fluids

Simscape Electrical

Simscape Multibody

Обширные библиотеки, предоставляемые продуктами Simscape, специально разработаны, чтобы помочь создавать собственные компоненты. Доступно создание компонентов, которое соответствует точному описанию системы и точно отражают точность анализа, который необходимо выполнить.

Переиспользуемые сборки

Набор компонентов Simscape собирается в схему, а затем эта схема помещается в подсистему с физическими связями. Физические соединения позволяют определять понятные, согласованные интерфейсы для пользовательских компонентов, что позволяет использовать их в других моделях. Можно предоставить пользователям этого компонента доступ к ключевым параметрам при помощи диалогового окна и дать прямую ссылку на пользовательскую документацию, встроенную в браузер справки MATLAB. Простота повторного использования повышает эффективность работы команды инженеров.

Язык Simscape

Все компоненты Simscape определены с использованием языка Simscape, который основан на языке программирования MATLAB. Используя этот объектно-ориентированный язык моделирования, можно определить свои собственные пользовательские компоненты, дополненные параметризацией, физическими связями и уравнениями, представленными как неявные DAE. Используя язык Simscape, так же можно точно контролировать, какие эффекты записываются в моделях. Это позволяет найти компромисс между точностью модели и скоростью симуляции.

FMTC оптимизирует гибридную гидростатическую трансмиссию с помощью Simscape (англ.)

Моделирование физических систем: 10. Собственные компоненты

Возможности анализа Simscape позволяют быстро изучить и улучшить производительность моделируемой системы. Результаты анализа могут быть использованы для уверенности в точности моделирования.

Изучение результатов моделирования

Используя проводник результатов Simscape, вы можете быстро изучить результаты моделирования для вашей модели Simscape, включая значения переменных и время событий. Вы можете перейти непосредственно от графиков результатов к модели (блоки и отдельные уравнения), чтобы исследовать причины поведения, которое вы видите. Используя код MATLAB, вы можете автоматизировать любой анализ, включая анализ на основе времени, частоты и событий.

Измерение сложности модели

Чтобы идентифицировать вычислительные части модели, вы можете измерить сложность модели в таких величинах, как переменные, уравнения, которые могут инициировать события, и ограничения. Это помогает определить возможность повышение производительности модели во время симуляций. Simscape Statistics Viewer содержит ссылки непосредственно на модель (на блоки и переменные), для настройки точности.

Работа с Simulink

Simulink позволяет решать сложные задачи проектирования элементов управления с помощью моделей Simscape Multibody. Усовершенствованные методы линеаризации и автоматической настройки управления позволяют применять сложные стратегии управления и быстро находить коэффициенты регуляторов, которые позволяют достичь целей по надежности и времени реакции. Инструменты профилирования и анализа моделей выявляют узкие места в симуляциях и помогают улучшить вашу модель.

Carnegie Energy Проектирует Волновую Энергетическую Ферму, используя Simscape (англ.)

Модели Simscape Multibody могут быть транслированы в C-код с помощью Simulink Coder. Преобразование моделей Simscape Multibody в C-код позволяет использовать их для таких задач, как HIL-тестирование и оптимизация, в ходе которой выполняется пакетное моделирование. Генерация С-кода также позволяет делиться защищенными моделями, служащими для защиты интеллектуальной собственности.

Модели Simscape Multibody позволяют тестировать алгоритмы управления, развернутые на встраиваемой платформе и аппаратное обеспечение контроллера без использования аппаратных прототипов. В дополнение к тестам «ПО-в-контуре» (SIL) и «процессор-в-контуре» (PIL), генерация С-кода из моделей Simscape Multibody позволяет выполнять тесты «аппаратное обеспечение-в-контуре» (HIL). Это позволяет тестировать системы управления, развернутые на встраиваемых системах, не подвергая опасности оборудование и персонал, а так же повышает уверенность в том, что система будет работать так, как указано, при подключении контроллера к реальной системе.

Запуск пакетного моделирования

Многие инженерные задачи, такие как оптимизация и перебор параметров, требуют запуска множества наборов симуляций. Генерация С-кода из моделей Simscape позволяет эффективно выполнять эти задачи. Так, можно ускорить отдельные симуляции или запускать серии симуляций параллельно на нескольких процессорах или распределять их по вычислительному кластеру.

Компания Lockheed Martin Space Systems использовала SimMechanics и симулятор реального времени для автоматизации разработки орбитального зонда (англ.)

DCNS выполняет симуляции системы управления вертолетом с помощью Simscape Multibody (англ.)

Simscape поможет эффективно использовать приобретенное программное обеспечение при совместном использовании моделей, использующих Simscape Multibody. Также предоставляются методы обмена моделями при защите вашей интеллектуальной собственности.

Доступ к возможностям в дополнительных продуктах Simscape

Используя режим редактирования Simscape, пользователи Simscape могут выполнять множество задач на моделях, использующих дополнительные продукты Simscape, даже если они не приобрели дополнительные продукты. Эти задачи включают в себя просмотр, симуляцию и изменение значений параметров в модели. В результате команда может использовать передовые компоненты и возможности из всего семейства продуктов Simscape, не требуя при этом приобретения всех продуктов Simscape для каждого инженера.

Совместное использование защищенных моделей 

Simscape Multibody позволяет передавать модели другим пользователя, при этом защищая интеллектуальную собственность разработчика. Можно защитить пользовательские компоненты, определенные с использованием языка Simscape, а также подсистемы, содержащие блоки Simscape Multibody. Совместное использование этих моделей позволяет другим пользователям запускать симуляции, изменять параметры и генерировать С-код, но скрывает исходную реализацию.

MATLAB, Simulink и Simscape используются во многих ведущих университетах. Преподаватели используют моделирование и симуляцию с 3D-визуализацией, чтобы продемонстрировать учащимся реальные примеры, демонстрирующие теорию. Используя симуляции, учащиеся могут создавать прототипы в виртуальной среде, что побуждает их опробовать новые разработки и исследовать все пространство параметров. Симуляции позволяет оптимизировать разработки в исследовательских проектах и студенческих конкурсах. Поскольку эти продукты также широко используются в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и робототехника, выпускники, имеющие опыт работы с MATLAB, Simulink и Simscape, пользуются спросом у работодателей.