Simscape Fluids

 

Simscape Fluids

流体システムのモデル化とシミュレーション

 

Simscape Fluids™ (旧 SimHydraulics®) は、流体システムのモデル化とシミュレーションの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、油圧ポンプ、油圧弁、アクチュエーター、パイプライン、および熱交換器のモデルが含まれます。これらのコンポーネントを使用して、フロントローダー、パワーステアリング、着陸装置の作動システムといった流体電力システムを開発できます。Simscape Fluids を使用すると、エンジン冷却システム、変速機潤滑、および燃料供給システムも開発できます。Simscape™ 製品ファミリのコンポーネントを使用して、機械、電気、熱、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 Fluids 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® で油圧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) システムなど、他のシミュレーション環境にモデルを展開するために、Simscape Fluids は C コード生成をサポートしています。

流体動力

建設機械、生産機械、自動車、および航空宇宙分野での作動システムをモデル化

カスタム流体電力システムをモデル化

油圧式および空気圧式作動システムのモデルを迅速に構築し、性能をシステム要件と比較します。弁、ポンプ、およびモーターのカスタムモデルを作成します。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。

オープンセンターの 3 位置の 5 方向弁により制御される作動システム

熱効果を評価

流体における水圧依存、温度依存の挙動を統合します。油圧式または空気圧式システムを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。

デファレンシャル シリンダーとしてモデル化された複動式アクチュエーター

制御アルゴリズムの設計

ポンプと弁を制御する油圧および空気圧システムでのロジックをモデル化します。自動制御調整手法を使用し、開ループ作動システムの性能を最適化します。ロバスト性および時間応答目標を達成するようなコントローラーゲインを迅速に識別ます。

研磨、ドリル、精密ドリル、およびリーマを行う油圧作動機械ツールのモデル

発熱と冷却

バッテリー、車両、建築物、および他の産業用の対象物のための温度管理システムをモデル化

システム アーキテクチャの評価

熱交換器、蒸発器、およびポンプを迅速に構築して、カスタムの熱管理システムをモデル化します。制御ロジックと統合し、シミュレーションした性能とシステム要件を比較します。極端な温度やコンポーネント障害など異常時に加え、正常時で運用条件下でのテストを自動化します。

液体を冷却するチャンネルを持つバッテリーパックと冷却プレートのモデル

サイズコンポーネント

システムレベルの性能を評価する際に、パイプ、ポンプ、および熱交換器のサイズを変化させます。システムレベルの要件をコンポーネントにマッピングして、圧力低下と電力消費を定義します。最適化された一連のコンポーネントを調査し、エネルギー効率を最大化します。

サイクルの高圧部が超臨界流体領域で動作する、蒸気圧縮冷却サイクルをモデル化

制御アルゴリズムの設計

運用モードを選択する発熱および冷却システムのロジックをモデル化します。自動制御調整手法を使用し、エネルギー効率を最大化します。ロバスト性および時間応答目標を達成するようなコントローラーゲインを迅速に識別ます。

送風機、蒸発器、ヒーター、およびダクトコンポーネントを持つ自動車の HVAC システム

流体輸送

航空機の燃料タンク、配水網、機械潤滑アセンブリ、および他の産業システムの流体輸送をモデル化

システム アーキテクチャの評価

パイプ、ポンプ、およびタンクを流体輸送システムに迅速に構築します。制御ロジックと統合し、シミュレーションした性能とシステム要件を比較します。通常の運用条件に加え、極端な流量、水圧、およびコンポーネント障害のシナリオでのテストを自動化します。

ポンプ機を持つ航空機燃料タンクのモデル

サイズコンポーネント

システムレベルの性能をテストする際に、ポンプ、タンク、およびタンクのサイズを変化させます。システムレベルの要件をコンポーネントにマッピングして、圧力低下と電力消費を定義します。最適化された一連のコンポーネントを調査し、エネルギー効率を最大化します。

複数のポンプ機を持つ配水システムのモデル

制御アルゴリズムの設計

作動させるポンプとバルブを選択する流体システムのロジックをモデル化します。自動制御調整手法を流量と貯水量に適用して、システム要件を達成します。ロバスト性および時間応答目標を達成するようなコントローラーゲインを迅速に識別ます。

システムの温度がサーモスタットにより制限されている、ポンプ駆動冷却サーキットのモデル

予知保全

コンポーネント障害を予測するアルゴリズムを作成し、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。シールの漏れやブロックされたオリフィスなど、故障したコンポーネントをモデル化します。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。

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

機械学習アルゴリズムの学習

学習データを生成して、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。

5 つのピストンを持つ油圧式アキシャルピストン ポンプのモデル

電力損失を最小化

油圧式および空気圧式コンポーネントでの電力消費を算出します。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。

ランキンサイクルに基づいた蒸気タービンシステムのモデル

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。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ワークステーションまたはクラスターで並行して実行します。

射出成形作動システムのモデル

挙動を正確に予測

流体プロパティをデータベースよりインポートし、凝縮や蒸発などの物理効果を組み込みます。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。

変数配置ポンプと固定配置油圧モーターを持つ流体輸送のモデル

解析の自動化

さまざまなシナリオで設計をテストして、システムの効率性を評価します。設計での水圧振動の分析のため 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。

遠心ポンプにより供給される潤滑システムのモデル

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 Fluids 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。

高頻度のスイッチングを避けるためエネルギーベースのモデルが使用されているため、HIL シミュレーションに適している、水冷永久磁石同期モーターのモデル

最適化を加速

Simscape Fluids モデルを C コードに変換して、個々の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。

シリンダーの両側にカスタムスナバ (クッション) を持つ油圧シリンダーのモデル

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。

ディーゼルエンジンの噴射システムのための噴射ポンプのモデル

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。

ブレイトンサイクルに基づくガスタービンの補助動力装置 (APU)

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。

圧力、温度、湿度、オゾンを制御して快適かつ安全な機内環境を維持する、航空機の環境制御システム (ECS)

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。

動的圧縮率と慣性効果がモデル化されたパイプにおける水圧振動のプロット

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。

建物での換気サーキットのモデル

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。

陽圧の医療用人工呼吸器システムのモデル

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