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。油圧ポンプ、バルブ、アクチュエータ、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動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、変速機の潤滑、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テストを支援します。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。
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カスタム流体動力システムをモデル化
油圧および空気圧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。バルブ、ポンプ、およびモーターのカスタムモデルを作成します。非線形効果を追加したり、またリアルタイム シミュレーション用にモデルを単純化します。
2 つのオープンセンターを持った5 方向3ポジション切替弁により制御される作動システム。
熱の影響を評価
流体における圧力と温度に依存する挙動を盛り込みます。油圧システムまたは空気圧システムを熱回路網に接続して、コンポーネントと環境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 レベルでのパフォーマンスにおける温度の影響を評価します。
作動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。
制御アルゴリズムの設計
ポンプとバルブ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、閉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します。
荒加工、微細穴加工、およびリーマ加工を行う油圧作動工作機械のモデル。
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。極端な温度や部品の故障を含む、正常および異常な動作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。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セットを見つけ出します。
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のモデル。
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見つけ出します。
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。
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。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のセットを見つけ出します。
複数のポンプ機を持つ給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特定します。
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。
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。シールの漏れやオリフィスの詰まりなど、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、ブロッキング、および軸受障害がある 3 重往復ポンプモデル。
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
油圧および空気圧の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。
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。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。
可変容量形ポンプと固定容量形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。設計での圧力振動の分析のため 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。
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ツインを使用してテストを設定することによって、仮想試運転を行います。
高周波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、またはクラウド上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。
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。早期に統合の問題を特定して、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適切な忠実度のカスタム 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
全体システムの仕様が実行可能になることで、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共同作業を可能にします。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 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することで、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長い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、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。
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、要件が完全かつ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継続的に検証することで、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。
Isothermal Liquid ライブラリ
質量を中心とした方程式を用いて等温の流体システムをモデル化
Thermal Liquid Properties (TL) ブロックのプリセット
SAE 5W-30 エンジンオイルで熱流体ネットワークをモデル化
Condenser Evaporator (2P-MA) ブロック
二相流対と蒸気ネットワーク間の熱交換をモデル化
ガス熱交換器ブロックの E-NTU バリアント
有効率-NTU 法を使用してガスネットワークでの熱交換をモデル化
Heat Exchanger ブロックでの壁面熱ダイナミクス
熱交換壁の熱質量による熱過渡を取得
3-Zone Pipe (2P) ブロック
流体、蒸気、および流体と蒸気の混合物を持つパイプをモデル化
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。
