Simscape
マルチドメイン物理システムのモデリングおよびシミュレーション
Simscape™ を使用すると、Simulink® 環境で物理システムモデルをすばやく作成できるようになります。Simscape を使用して、ブロック線図やその他のモデリングパラダイムと直接統合する物理接続に基づき、物理コンポーネントモデルを構築します。基礎コンポーネントを使用し回路図を組み立てることにより、電気モータ、ブリッジ整流器、油圧アクチュエータ、冷凍システムなどのモデリングを支援します。Simscape アドオン製品は、より複雑なコンポーネントおよび解析機能を提供します。
Simscape は、制御システムの開発と、システムレベルでのパフォーマンスをテストするための支援となります。MATLAB® ベースの Simscape 言語を使用してカスタム コンポーネント モデルの作成ができます。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ベース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上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 では C コード生成をサポートしています。
始める:
正確なモデルをすばやく構築
物理的 (非因果的) 接続を表す配線で、システムの回路図を組み立てます。機械系、電気系、油圧系、およびその他のコンポーネントによるネットワークのための方程式は、自動的に提供されます。
ブロック図および概略図で表されているばね質量ダンパー
直感的なモデルを他の人と共有
各モデルがシステムの物理構造と合致するため、Simscape モデルは簡単に理解して解釈することができます。すべてのシステムがモデルに含まれ、どのように相互に接続されているかを明確に確認できます。
機械コンポーネント、流体コンポーネント、および熱コンポーネントを伴うマルチドメイン回路図
プロジェクトをまたがってモデルを再利用
Simscape のモジュラー インターフェイスにより、追加の作業なしで新規設計にモデルを取り入れることができます。独自のカスタムモデルのライブラリを、多数のアプリケーション固有のプロジェクトで再利用することができます。
再利用可能な DC-DC 降圧コンバーター コンポーネントが 12 V ネットワーク で動作。
数千のコンポーネントモデル
Simscape のライブラリには、抵抗器、ばね、およびバルブなどの基本的要素と、電気駆動装置、トランスミッション、および熱交換器などのより複雑なコンポーネントが含まれています。サンプルのモデルではそれらを組み合わせてライブラリを拡張する方法が示されています。
多数のドメインでのコンポーネントを備えた Simscape Foundation ライブラリ
多数の物理ドメインを網羅
Simscape のライブラリには機械、電気、および 2 相流体を含む、10 種以上の物理ドメインのモデルが含まれています。アプリケーションのために必要な物理効果を持つドメインを選択することができます。サンプルのモデルはドメインを新しい技術に適用する方法を示しています。
カスタムドメインを含む、Simscape でサポートされる物理ドメイン。
抽象的および詳細のバリアント
Simscape ブロックにより、摩擦、電力損失、温度に依存する動作など、物理的な影響を組み入れる、または無視することができます。モデルの忠実度を調整して、実行したい解析のための適切な詳細を取得することができます
忠実度を調節
DAE および ODE を定義
方程式ベースのモデリング言語で微分方程式および代数制約を使用して、物理コンポーネントの挙動を指定します。暗黙的な方程式を定義し、カスタムモデルを Simscape ライブラリのコンポーネントと統合可能にします。構文は MATLAB ベースのため、習得は容易です。
Simscape 言語で実装されたウルトラキャパシターの方程式
連続変数と離散イベントとの組み合わせ
連続変数を使用して正確な物理挙動を、また離散イベントを使用して抽象的挙動を指定します。たとえば、詳細モデルを使用して、パワー エレクトロニクス デバイスでのスイッチングイベント中の電力損失を取得、また抽象モデルを使用して、多数のイベントがシステムレベルの性能へどう影響するかを調べます。
イベントベースおよび連続の方程式を持つスイッチモデル
コンポーネントとサブクラスの再利用
クラスを新規テキストコンポーネントの定義にインポートし、ファイル内で新規コンポーネントを構築することにより、カスタムモデルのメンテナンスを合理化します。サブクラスを定義して他のコンポーネントへ継承することにより、インターフェイスの一貫性を確実にします。
Simscape 言語ファイルでのコンポーネントの再利用および接続
自動での方程式の簡略化
Simscape では、物理システム全体に対して、方程式の定式化を自動で実行します。回路図の構文解析後、Simscape ではシンボリック処理およびインデックスリダクションを使用してシステムを最も効果的に表すように数学的に定式化します。
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のモデル
特殊な DAE ソルバー
Simscape では Simulink ソルバーを使用して、DAE をシミュレーションするソルバー技術が含まれてます。Simscape では、使用すべきソルバーと設定がモデルの内容に基づいて提案されるので、その設定を調整し正確性とシミュレーション速度のトレードオフのバランスをとることができます。
DAE をシミュレーションするよう設計されたソルバーなどの、Simscape ソルバーのオプション
リアルタイム シミュレーション
Simscape はリアルタイム シミュレーション向けの特殊なシミュレーション技術を使用します。時間当たりの演算量を必要な量に制限し、リアルタイム実行を実現します。Simscape は、HIL テスト、トレーニング シミュレーション、およびリアルタイムシステムとの同期が必要な他の状況に使用できます。
Simscape モデルでの、リアルタイム シミュレーション向けの設定
シミュレーション結果の探索
変数値やイベントのタイミングなど、Simscape モデルのシミュレーション結果を迅速に探索します。結果のプロットからモデル (ブロックおよび個別の方程式を含む) に直接移動し、確認した動作の原因を調査します。
Simscape Results Explorer で Simscape モデルからシミュレーション結果を確認
モデルの複雑度の測定
Simscape 統計ビューアーを使用して、モデルでの演算量の多い部分を特定します。変数、イベントをトリガー可能な方程式、制約など、定量的にモデルの複雑度を測定します。変更がシミュレーション中のモデルのパフォーマンスを改善する可能性を判断します。
方程式定式化中において保持されている、または除外されている変数の、Simscape 統計ビューアーでの表示
シミュレーション パフォーマンスの最適化
Simulink ソルバー プロファイラーを使用して、シミュレーション速度の低下を引き起こす原因を特定します。プロットと表がシミュレーション中のソルバーの挙動を表示するので、シミュレーション速度を向上させるモデルとソルバーの調整方法を特定するのに役立ちます。
ハードウェア プロトタイプなしでのテスト
Simscape 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。
並列シミュレーションによる高速な最適化
Simscape モデルを C コードに変換して、シミュレーションを高速化します。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。
並列演算を使用し、最小の電力消費に最適化されたロボットの経路
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。
Simscape アドオン製品を使用したモデルは、これらの製品を購入していない人にも共有可能
システム全体をモデル化
Simscapeアドオン製品(Simscape Multibody、Simscape Electrical、Simscape Driveline、および Simscape Fluids)を使用して、3 Dメカニカルシミュレーション、三相電気ネットワーク、およびその他の機能をサポートします 。ドメイン固有の解析を実行し、アプリケーション固有の例を始めます。
プラットフォームとアドオン製品を備えた Simscape 製品ファミリ
モデルとデータのインポート
CAD ソフトウェアからアセンブリを、SPICE からネットリストを、流体データベースから流体プロパティを、また有限要素ソフトウェアから低次元化モデルをインポートします。ハードウェア設計者からの最新のデータを含む正確なシステム レベル モデルを作成します。
多数のドメイン固有ツールからデータとモデルを Simscape にインポートすることが可能
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。
制御ロジックがロボットアームと 2 つのコンベアベルトを調整して、パッケージを運んで整列。
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。
MATLAB コマンドを使用した RC 回路の構築を示すアニメーション
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。
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。
プローブブロック
シミュレーション中に物理コンポーネントの変数をSimulink信号として出力
数値ソルバーの機能強化
よりロバストなシミュレーションのために、より広い範囲の高次の微分インデックス問題をサポート
実行時パラメーターの機能強化
実行時パラメーターで構造体のフィールドを参照
コンポーネント配列
任意のサイズの要素の配列を用いて物理コンポーネントを定義
物理量保存端子の接続ラベルブロック
物理量保存端子間の仮想接続を使用してブロック線図の煩雑さを軽減
ガス、湿り空気、および熱流体ブロックの端子の条件つき可視化
ブロックパラメーターで端子の表示/非表示や端子数を設定
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。
