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、ウォームギアや送りねじなどに加え、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 モデルを作成できます。これにより、物理モデルコンポーネント、ドメイン、およびライブラリをテキストベースで構築することが可能になります。MATLAB 変数および式を使用してモデルのパラメーターを設定し、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、ピュア EV、および従来型のパワートレインを、乗用車、オフロード、およびカスタム車両向けにモデル化

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

コンポーネントのサイジング

エンジンの排気量、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。燃費とエネルギー効率を最大化するための最適なコンポーネント構成を見つけます。

オープンデフとリミテッド・スリップ・デフを用いて 4 輪駆動車両をモデル化

制御アルゴリズムの設計

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のギア選択を制御するためのロジックをモデル化します。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で実装されたコントローラーを持つ車両のモデル

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

ギア比、クラッチ、および動力源を任意に組み合わせて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めます。テストを高速化するために、詳細なモデルと抽象的なモデルを簡単に切り替えます。

噛み合いクラッチを介してギアの事前選択が行われるデュアルクラッチ 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指定します。熱ネットワークに接続して、コンポーネントと環境の間の熱伝達をモデル化します。コンポーネントおよびシステムレベルの性能に対する温度の影響を評価します。

熱の発生が 駆動系のコンポーネントの効率と温度にどのように影響するか調査するため使用される熱バリアント

損失の評価

ギアの負荷依存、形状依存、および温度依存の損失を設定します。システムレベルの性能に対する噛み合わせと粘性損失の影響を最小化するために、設計を最適化します。

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4 つのプーリがすべてケーブルで接続されたパワー ウィンドウのメカニズムニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

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。

セルフロックの送りねじと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

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 を使用して振動の影響を解析し、その影響を補償する制御システムを設計します。

遊星歯車でメインと後部のローターに動力を供給する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

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、機器の停止時間、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設定します。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。

前進7段、後進1段、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、停止時間と設備のコストを削減します。

漏れ故障、ブロック故障、およびベアリング故障がある 3 重往復ポンプモデル

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を並列に配した、パラレルハイブリッド 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、実験計画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パーティショニング機能を使用して、クラッチを含むシステムを高速にシミュレーションします。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のモデル

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します。測定データに合わせて、パラメーターを自動的に調整します。ステップ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 を計算します。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、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 つのスリット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、開発プロセス全体でモデルを使用

ハードウェアを試作せずにテスト

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ツイン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、ダブルシュー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。IPの公開を回避するために、保護されたモデルを外部チームと共有します。

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、統合問題を確認

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、設計をより早く最適化

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。共通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設定されたリミテッド・スリップ・デフ

システム設計を最適化

Simulink を使用して、制御アルゴリズム、ハードウェア設計、および信号処理を単一環境に統合します。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。

後進ギアを持つ 5 速トランスミッションのモデル

新機能

ソースコードへのアクセス

Simscape Driveline ブロックのソースコードを表示

ブレーキおよびクラッチブロック 端子のパラメーター

ブロックパラメーターの設定を使用して熱端子とパラメーターを公開

理想的ベルトモデル

ベルトプーリとベルト ドライブ ブロックのスリップを無視

クラッチ機械アクチュエータ端子

機械接続でクラッチアクチュエータを接続

さまざまな特性を持つ柔軟なシャフト

可変直径、剛性、および減衰を用いて柔軟なシャフトをモデル化

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリースノートを参照してください。

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