Simscape Driveline

 

Simscape Driveline

回転機械と並進機械システムをモデル化してシミュレート

 

Simscape Driveline™ (旧 SimDriveline™) は回転機械と並進機械システムをモデル化してシミュレートするためのコンポーネント ライブラリを提供します。これには、ウォームギアや親ねじなどに加え、エンジン、タイヤ、トルクコンバーターなどの車両コンポーネントのモデルが含まれています。これらのコンポーネントを使用して、ヘリコプターのドライブトレイン、産業機械、車両のパワートレイン、およびその他の適用対象をモデル化することができます。Simscape™ 製品ファミリのコンポーネントを使用して、電気、油圧、空気圧、およびその他の物理システムをモデルに統合できます。

Simscape Driveline は、制御システムを開発し、システムレベルでのパフォーマンスをテストする作業を支援します。MATLAB® ベースの Simscape 言語を使用してカスタム コンポーネント モデルを作成し、物理モデルコンポーネント、ドメイン、およびライブラリのテキストによる構築が可能です。MATLAB 変数および式を使用してモデルをパラメーター化し、Simulink® で物理システムの制御システムを設計できます。ハードウェアインザループ (HIL) システムを含むその他のシミュレーション環境へモデルを展開するため、Simscape Driveline では C コード生成をサポートしています。

車両パワートレイン

ハイブリッド、電気のみ、および従来型のパワートレインを、乗客、オフロード、およびカスタム車両のためモデル化

アーキテクチャの評価

パワートレインのモデルを迅速に構築し、システム要件と性能を比較します。バッテリー、トランスミッション、エンジン、および太陽電池を統合してハイブリッド設計をテストします。どの条件下でも運転サイクルのテストを自動化します。

3 つの遊星歯車セットと 4 つのクラッチを用いた 2 モード ハイブリッド トランスミッション

サイズコンポーネント

エンジンのサイズ、ギア比、モーターのサイズ、およびバッテリーの容量を変化させて、車両レベルの性能を評価します。損失と熱効果も考慮されます。最適化された一連のコンポーネントを調査し、燃料を経済的に使用してエネルギー効率を最大化します。

オープンデフとリミテッド・スリップ・デフを用いて 4 輪運転車両をモデル化

制御アルゴリズムの設計

ロジックをモデル化してハイブリッド パワートレインでのモード切り替えと、トランスミッションでのギア選択を制御します。エンジン、モーター、およびアクチュエーター制御の安定性と堅牢性を解析します。アンチロックおよび回生式ブレーキシステムのアルゴリズムを設計します。

4 速トランスミッションとステートマシンとして実装されたコントローラーを持つ車両をモデル化

車両のトランスミッション

テンプレートを使用、またはカスタム設計を構築して、システムの性能を評価し、トランスミッション制御システムを開発

カスタム トランスミッション モデルの作成

どのギア比、クラッチ、および動力源の組み合わせでもトランスミッションをモデル化します。非線形性と劣化したコンポーネントの動作も含まれます。詳細のバリアントと抽象的なバリアントを簡単に切り替えてテストを高速化します。

ギアがかみ合いクラッチにより選択済みのデュアルクラッチ トランスミッションのモデル

熱効果を含む

ギア、クラッチ、および他のコンポーネントの温度に依存する動作を特定します。熱回路網に接続して、コンポーネントと環境の間の熱伝達をモデル化します。温度のコンポーネントへの影響とシステム レベルでの性能を評価します。

熱の発生が Driveline のコンポーネントの効率と温度に影響するか調査するため使用された熱バリアント

損失の評価

ギアでの負荷依存、形状依存、および温度依存の損失を特定します。設計を最適化して、かみ合いと悪性の損失のシステムレベルにおける性能への影響を最小化します。

パワースプリット ハイブリッド トランスミッションを持つ車両モデル

産業機械

カスタムモデルを使用して、産業機械の負荷を調査して制御システムを設計

要件の改善

動的および静的テストを実行して、さまざまなシナリオでの予想される機械負荷を検証します。アクチュエーターとメカニズムでの、トルク、速度、サイクル時間の要件を決定します。システムレベルの要件を個別のコンポーネントにマッピングします。

ケーブルドラムとすべてケーブルで接続された 4 つのプーリで構成されたパワー ウィンドウ システムのメカニズム

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

ギア、ベルト、クラッチ、ブレーキ、エンジン、および他のコンポーネントを持つメカニズムのカスタムモデルを作成します。MATLAB ベースの Simscape 言語を使用してカスタム コンポーネントをモデル化します。非線形効果を追加、またはリアルタイム シミュレーションのためモデルを単純化します。

セルフロックのリードスクリューと単方向のクラッチから構成されたステップメカニズム

振動の解析

設計でシャフトにねじりと横方向の柔軟性を加えます。クランク角ベースとノイズベースのソースから振動を発生させます。MATLAB を使用して振動の効果を解析し、それらの効果を埋め合わせる制御システムを設計します。

ヘリコプターのガソリンエンジンとトランスミッションのモデルが、遊星歯車でメインと後部のローターに動力を提供

フォールトトレランス

障害条件下で設計の検証を行い、損失、機器のダウンタイム、コストを最小化

ロバスト設計を作成

時間、負荷、または温度ベースの条件など、コンポーネントにおける障害の基準を特定します。磨耗したギアの歯や大きくなった摩擦など、劣化したコンポーネントの挙動をモデル化します。自動的にモデルを設定し、効率的に障害条件に対して設計を検証します。

7 つの前進比、1 つの後進比、およびニュートラルを可能にする、6 つの摩擦クラッチで制御されたラビニヨ型ギアセットと遊星歯車を持つトランスミッションのモデル

予知保全の実行

データを生成して、予知保全アルゴリズムを学習させます。通常または異常時のシナリオで仮想テストを使用してアルゴリズムを検証します。保守が適切な間隔で行われるようにすることで、ダウンタイムと機器のコストを削減します。

漏れ、ブロック、およびベアリング障害がある Triplex 往復ポンプモデル

損失を最小化

機械部品によって散逸される電力を計算します。コンポーネントが安全動作領域内で動作していることを確認します。特定のイベントと一連のテストシナリオを自動的にシミュレーションして、結果を MATLAB で後処理します。

電力と内燃エンジンの動力が並行的に適用された、並行ハイブリッド トランスミッションのモデル

仮想テスト

ハードウェアのプロトタイプでは簡単にテストできない条件でのシステムの挙動を検証

より多くのシナリオをテスト

MATLAB を使用して、バリアントを選択し、環境条件を設定して、実験の設計を準備することにより、モデルをテスト用に自動的に構成します。ローカルソルバーの分割を使用して、クラッチを持つシステムの高速なシミュレーションを行います。一連のテストまたはパラメータースイープをマルチコアのデスクトップまたはクラスターで並行して実行します。

トランスミッションと 2 つのデファレンシャルにより、エンジンと 4 つのすべての車輪が直接接続された車両をモデル化

挙動を正確に予測

線形方程式、非線形方程式、およびイベントベースのロジックを使用して、ギアとクラッチの挙動をモデル化測定データに応じて、パラメーターを自動的に調整します。ステップのサイズと許容誤差を Simulink で自動的に制御して、正確な結果を確保します。

ラビニヨ型ギアブロックと 5 つの摩擦クラッチを使用してモデル化された、4 速トランスミッション

解析の自動化

さまざまな運転サイクルで設計をテストして、システムの効率性を評価します。設計での振動の分析のため FFT を算出します。MATLAB を使用してシミュレーションの実行と結果の後処理を自動化します。

平歯車トレイン、ウォームギア、およびチェインドライブにより構成された機械ドライブトレインにより駆動する、2 つの切断ロールを持つ板金供給機のモデル

モデルの展開

組み込みコントローラーのテストも含め、開発プロセス全体のモデルを使用

ハードウェア プロトタイプなしでのテスト

Simscape Driveline のモデルを C コードに変換し、dSPACE®, Speedgoat、OPAL-RT、および他のリアルタイムシステムでのハードウェアインザループ テストを使用して、組み込み制御アルゴリズムをテストします。 生産システムのデジタル版を使用してテストを構成することによって、仮想試運転を行います。

電気自動車での水冷永久磁石同期モーターのモデル

最適化を加速

Simscape Driveline モデルを C コードに変換して、シミュレーションを加速します。1 台のマシン上の複数のコア、計算クラスター内の複数のマシン、またはクラウドにシミュレーションを展開することによって、テストを並列実行します。

ギア シャフトにより駆動し、double-shoe ブレーキにより制御されるウインチのモデル 

他のチームとのコラボレーション

各 Simscape アドオン製品のライセンスを購入しなくても、Simscape 製品ファミリのすべての拡張コンポーネントや機能などのモデルを調整してシミュレーションすることができます。保護されたモデルを外部チームと共有して、IP の公開を回避します。

機械式と油圧式のシステムを、エンジンが油圧制御のクラッチにより負荷をかけるモデルに統合

Simscape プラットフォーム

単一シミュレーション環境でテストして、統合問題を識別

システム全体をモデル化

電気、磁気、熱、機械、油圧、空気圧、およびその他のシステムの統合を単一環境でテストします。統合問題を早期に識別して、システムレベルのパフォーマンスを最適化します。

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

MATLAB ベースの Simscape 言語を使用して、実行したい解析のために必要なだけの忠実度を捕捉するカスタム コンポーネントを定義します。モジュラー インターフェイスを備えた、再利用可能なパラメーター化されたアセンブリを作成することにより、効率性を高めます。

不平衡なアームによりエンドエフェクタの方向を制御するマニピュレータのモデル

設計チームを一つに

すべてのシステムの実行可能な仕様により、設計プロセスの早期にソフトウェア プログラマーとハードウェア設計者のコラボレーションを可能にします。シミュレーションを使用して、設計空間全体を詳細に調べます。

バネとダンパーとして表現されるロープによりペイロードを持ち上げる、油圧機械式ホイストのモデル

MATLAB & Simulink

完全なシステムモデルに対して実行されるタスクを自動化することによって、設計を最適化

MATLAB によるあらゆるタスクを自動化

MATLAB を使用して、モデルアセンブリ、パラメーター化、テスト、データ収集、後処理など、あらゆるタスクを自動化します。一般的なタスクのアプリを作成して、エンジニアリング組織全体の効率性を高めます。

ギアとクラッチを使用してモデル化され、パラメータースイープのため MATLAB 変数によりパラメーター化されたリミテッド・スリップ・デフ

システム設計を最適化

Simulink を使用して、単一環境内の制御アルゴリズム、ハードウェア設計、および信号処理を統合します。最適化アルゴリズムを適用して、システムにとって最適な全体設計を見つけます。

燃料効率の最適化研究のため使用する、シリーズ ハイブリッド トランスミッションのモデル

開発サイクルを短縮化

確認および検証ツールを使用して、設計の反復回数を削減し、要件が完成して一貫していることを確認します。開発サイクル全体を通じて連続的に確認することにより、システムレベルの要件が満たされていることを確認します。

逆転ギアを持つ 5 速トランスミッションのモデル

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