Simscape Driveline

Modellierung und Simulation von mechanischen Systemen mit Rotations- oder Translationsbewegung

 

Simscape Driveline™ (früher SimDriveline™) bietet Komponentenbibliotheken für die Modellierung und Simulation mechanischer Systeme mit Rotations- oder Translationsbewegung. Dazu gehören Modelle von Schneckengetrieben, Leitspindeln und Fahrzeugkomponenten wie Motoren, Reifen, Getrieben und Drehmomentwandlern. Mit diesen Komponenten können Sie die Übertragung mechanischer Kräfte in Hubschrauberantrieben, Industriemaschinen, Automobilantrieben und anderen Anwendungen modellieren. Sie können in Ihr Modell elektrische, hydraulische, pneumatische und andere physikalische Systeme mithilfe von Komponenten der Simscape™-Produktfamilie integrieren.

Simscape Driveline kann zur Entwicklung von Regelungssystemen und zum Testen der Leistung auf Systemebene verwendet werden. Sie können benutzerdefinierte Komponentenmodelle in der auf MATLAB® basierenden Simscape-Sprache erstellen, die die textbasierte Erstellung physikalischer Modellierungskomponenten, -domänen und -bibliotheken ermöglicht. Sie können Ihre Modelle mit Variablen und Ausdrücken von MATLAB parametrisieren und Regelungssysteme für Ihr physikalisches System in Simulink® entwerfen. Damit Sie Ihre Modelle in anderen Simulationsumgebungen, einschließlich HIL-Systemen (Hardware-in-the-Loop), bereitstellen können, unterstützt Simscape Driveline die Generierung von C-Code.

Fahrzeugantriebe

Modellieren Sie hybride, rein elektrische und konventionelle Antriebsstränge für Personen-, Gelände- und Sonderfahrzeuge.

Bewertung von Architekturen

Stellen Sie Antriebsstrangmodelle schnell zusammen, und vergleichen Sie ihre Leistung mit den Systemanforderungen. Integrieren Sie Batterien, Getriebe, Motoren und Solarzellen, um Hybriddesigns zu testen. Automatisieren Sie Fahrzyklustests unter jeglichen Bedingungen.

Two-Mode-Hybridgetriebe mit drei Planetengetriebesätzen und vier Kupplungen.

Bemessung von Komponenten

Variieren Sie den Hubraum, die Getriebeübersetzungen, die Motorgröße und die Batteriekapazität, um die Leistung auf Fahrzeugebene zu bewerten. Berücksichtigen Sie Verluste und thermische Effekte. Finden Sie eine optimale Auswahl an Komponenten, um den Kraftstoffverbrauch und die Energieeffizienz zu optimieren.

Modell eines allradgetriebenen Fahrzeugs mit offenen Differenzialen und Sperrdifferenzialen.

Entwurf von Regelungsalgorithmen

Modellieren Sie Logik für die Verarbeitung von Modusübergängen in Hybridantrieben und die Gangwahl in einem Getriebe. Analysieren Sie die Stabilität und Robustheit von Motorkomponenten-, Motor- und Aktuatorreglern. Entwerfen Sie Algorithmen für Blockierschutz- und Rekuperationsbremssysteme.

Modell eines Fahrzeugs mit einem Vierganggetriebe und einem als Zustandsautomaten implementierten Regler.

Fahrzeuggetriebe

Verwenden Sie Vorlagen, oder stellen Sie benutzerdefinierte Designs zusammen, um die Systemleistung zu beurteilen und Getriebesteuerungen zu entwickeln.

Erstellung benutzerdefinierter Getriebemodelle

Modellieren Sie Getriebe mit einer beliebigen Kombination von Übersetzungen, Kupplungen und Energiequellen. Berücksichtigen Sie Auswirkungen von nichtlinearem Verhalten und verschlechtertem Komponentenverhalten. Wechseln Sie mühelos zwischen detaillierten und abstrakten Varianten, um das Testen zu beschleunigen.

Modell eines Doppelkupplungsgetriebes, bei dem die Gang-Vorauswahl über Klauenkupplungen erfolgt.

Berücksichtigen von thermischen Effekten

Geben Sie temperaturabhängiges Verhalten von Getrieben, Kupplungen und anderen Komponenten an. Verbinden Sie sie mit einem thermischen Modell, um die Wärmeübertragung zwischen Komponenten und der Umgebung zu modellieren. Beurteilen Sie die Auswirkungen der Temperatur auf die Leistung auf Komponenten- und Systemebene.

Verwenden Sie thermische Varianten der Grundblöcke zur Ermittlung der Auswirkungen von Wärmeentstehung auf die Effizienz und die Temperatur von Antriebsstrangkomponenten.

Bewertung von Verlusten

Geben Sie last-, geometrie- und temperaturabhängige Verluste in Getrieben an. Optimieren Sie Ihr Design, um die Auswirkungen von Eingriffsverlusten und viskosen Verlusten auf die Leistung auf Systemebene zu minimieren.

Modell eines Fahrzeugs mit Hybridgetriebe mit Leistungsverzweigung.

Industriemaschinen

Verwenden Sie selbstdefinierte Modelle zur Bestimmung von Lasten und zum Entwurf von Regelungssystemen für Industriemaschinen.

Verfeinern von Anforderungen

Führen Sie dynamische und statische Tests durch, um erwartete mechanische Belastungen in zahlreichen unterschiedlichen Szenarien zu überprüfen. Bestimmen Sie Anforderungen an Drehmoment, Drehzahl und Schaltzeit für Aktuatoren und Mechanismen. Bilden Sie Anforderungen auf Systemebene auf einzelne Komponenten ab.

Ein elektrischer Fensterhebermechanismus, bestehend aus einer Seiltrommel und vier Riemenscheiben, die alle durch ein Drahtseil verbunden sind.

Anpassen von Modellen an Ihre Bedürfnisse

Erstellen Sie individuelle Modelle von Mechanismen mit Getrieben, Riemen, Kupplungen, Bremsen, Motoren und anderen Komponenten. Modellieren Sie benutzerdefinierte Komponenten mit der MATLAB-basierten Simscape-Sprache. Fügen Sie nichtlineare Effekte hinzu, oder vereinfachen Sie Modelle für die Echtzeitsimulation.

Ein Schrittmechanismus, der aus einer selbsthemmenden Leitspindel und einer unidirektionalen Kupplung besteht.

Analysieren von Schwingungen

Fügen Sie Dreh- und Querflexibilität zu den Wellen in Ihrem Entwurf hinzu. Regen Sie Schwingungen mit kurbelwinkel- und rauschbasierten Quellen an. Analysieren Sie die Auswirkungen von Schwingungen mit MATLAB, und entwerfen Sie Regelungssysteme, um diese Effekte zu kompensieren.

Modell des Benzinmotors und Getriebes eines Hubschraubers, das den Haupt- und Heckrotor über Planetengetriebesätze antreibt.

Fehlertoleranz

Minimieren Sie Verluste, Ausfallzeiten und Kosten, indem Sie Designs unter Fehlerbedingungen validieren.

Erstellung robuster Designs

Geben Sie Fehlerkriterien für Komponenten an, einschließlich zeit-, belastungs- oder temperaturabhängiger Bedingungen. Modellieren Sie verschlechtertes Komponentenverhalten, wie abgenutzte Getriebeverzahnungen oder erhöhte Reibung. Konfigurieren Sie automatisch Modelle, um Designs effizient unter Fehlerbedingungen zu validieren.

Modell eines Getriebes mit einem Ravigneaux-Getriebesatz und einem Planetengetriebesatz, das von sechs Rutschkupplungen gesteuert wird, die sieben Vorwärtsgänge, einen Rückwärtsgang und Leerlauf ermöglichen.

Durchführung einer prädiktiven Instandhaltung

Generieren Sie Daten, um Algorithmen für die prädiktive Instandhaltung zu trainieren. Validieren Sie Algorithmen mit virtuellen Tests in häufigen und seltenen Szenarien. Reduzieren Sie Ausfallzeiten und Gerätekosten, indem Sie sicherstellen, dass Instandhaltungen genau in den richtigen Abständen durchgeführt werden.

Modell einer Triplex-Hubkolbenpumpe mit Leck-, Blockierungs- und Lagerfehlern.

Minimieren von Verlusten

Berechnen Sie die Verlustleistung von mechanischen Komponenten. Verifizieren Sie, dass die Komponenten in ihrem betriebssicheren Bereich arbeiten. Simulieren Sie automatisch spezifische Ereignisse und Sätze von Testszenarien und werten Sie die Ergebnisse in MATLAB aus.

Modell eines parallelen Hybridgetriebes, bei dem Energie aus der elektrischen Komponente und aus dem Verbrennungsmotor parallel genutzt werden.

Virtuelle Tests

Verifizieren Sie das Systemverhalten unter Bedingungen, die mit Hardware-Prototypen nur mit großem Aufwand getestet werden können.

Testen Sie mehr Szenarien

Verwenden Sie MATLAB, um Ihr Modell automatisch für Tests zu konfigurieren, indem Sie Varianten auswählen, Umgebungsbedingungen festlegen und die Versuchsplanung vorbereiten. Verwenden Sie den lokalen Partitioning Solver für die schnelle Simulation von Systemen mit Kupplungen. Führen Sie Sätze von Tests oder Parameter-Sweeps parallel auf einem Mehrkern-Desktop oder einem Cluster aus.

Modell eines Fahrzeugs mit einer direkten Verbindung zwischen dem Motor und allen vier Rädern über ein Getriebe und zwei Differenziale.

Genaues Vorhersagen des Verhaltens

Modellieren Sie das Getriebe- und Kupplungsverhalten mit linearen und nichtlinearen Gleichungen und ereignisbasierter Logik. Optimieren Sie Parameter automatisch anhand gemessener Daten. Steuern Sie die Schrittgröße und die Toleranzen automatisch in Simulink, um präzise Ergebnisse sicherzustellen.

Ein Vierganggetriebe, das mit dem Ravigneaux-Getriebeblock und fünf Reibungskupplungen modelliert wurde.

Automatisieren von Analysen

Testen Sie Designs über viele Fahrzyklen hinweg, um die Systemeffizienz zu bewerten. Berechnen Sie FFTs, um Schwingungen in Ihrem Design zu analysieren. Verwenden Sie MATLAB, um Simulationsläufe und die Nachbearbeitung von Ergebnissen zu automatisieren.

Modell einer Blechzuführung mit zwei geschlitzten Walzen, die über mechanische Antriebsstränge angetrieben werden, die aus einem Stirnradgetriebe, einem Schneckengetriebe und einem Kettenantrieb bestehen.

Modellbereitstellung

Verwenden Sie Modelle während des gesamten Entwicklungsprozesses, einschließlich der Tests von Embedded-Steuerungen.

Testen ohne Hardware-Prototypen

Konvertieren Sie Ihr Simscape Driveline-Modell in C-Code, um eingebettete Regelungsalgorithmen mit Hardware-in-the-Loop-Tests auf dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT und anderen Echtzeitsystemen zu testen. Führen Sie virtuelle Inbetriebnahmen durch, indem Sie Tests anhand eines digitalen Zwillings Ihres Produktionssystems konfigurieren.

Modell eines flüssigkeitsgekühlten Permanentmagnet-Synchronmotors in einem Elektrofahrzeug.

Beschleunigen der Optimierung

Konvertieren Sie Ihr Simscape Driveline-Modell in C-Code, um Simulationen zu beschleunigen. Führen Sie Tests parallel aus, indem Sie Simulationen auf mehreren Kernen eines einzelnen Computers, auf mehreren Computern in einem Cluster oder in einer Cloud bereitstellen.

Modell einer Winde, die von einer Getriebewelle angetrieben und mit einer Doppelbackenbremse gesteuert wird. 

Zusammenarbeit mit anderen Teams

Optimieren und simulieren Sie Modelle, die hochentwickelte Komponenten und Funktionen aus der gesamten Simscape-Produktfamilie nutzen, ohne eine Lizenz für jedes Simscape-Add-On-Produkt zu erwerben. Geben Sie geschützte Modelle für externe Teams frei, um geistiges Eigentum nicht offenzulegen.

In dieses Modell eines Motors, der über eine hydraulisch gesteuerte Kupplung eine Last antreibt, sind mechanische und hydraulische Systeme integriert.

Die Simscape-Plattform

Testen Sie in einer einzelnen Simulationsumgebung, um Integrationsprobleme zu identifizieren.

Modellieren Sie Ihr gesamtes Systems

Testen Sie die Integration elektrischer, magnetischer, thermaler, mechanischer, hydraulischer, pneumatischer und weiterer Systeme in einer einzelnen Umgebung. Identifizieren Sie schon früh potenzielle Integrationsprobleme und optimieren Sie die Leistung auf Systemebene.

Anpassen von Modellen an Ihre Anforderungen

Definieren Sie mit der auf MATLAB basierenden Simscape-Sprache benutzerdefinierte Komponenten, die genau die gewünschte Analysegenauigkeit bieten. Erhöhen Sie Ihre Effizienz, indem Sie wiederverwendbare, parametrisierte Baugruppen mit modularen Schnittstellen erstellen.

Modell eines Manipulators, der die Ausrichtung eines Greifelements mit einem unsymmetrischen Arm steuert.

Koordination von Designteams

Ermöglichen Sie es Softwareprogrammierern und Hardware-Designern, mithilfe einer ausführbaren Spezifikation des gesamten Systems schon früh im Designprozess zusammenzuarbeiten. Verwenden Sie die Simulation, um den gesamten Designraum zu untersuchen.

Modell einer hydromechanischen Hebevorrichtung, die eine Nutzlast mit einem Seil anhebt, das als Feder und Dämpfer dargestellt ist.

MATLAB und Simulink

Optimieren Sie Designs schneller, indem Sie Aufgaben für das gesamte Systemmodell automatisieren.

Automatisieren jeglicher Aufgaben mit MATLAB

Automatisieren Sie mit MATLAB jegliche Aufgaben, einschließlich Modellaufbau, Parametrisierung, Tests, Datenerfassung und -aufbereitung. Erstellen Sie Apps für häufige Aufgaben, um die Effizienz ihrer gesamten technischen Abteilung zu erhöhen.

Ein Sperrdifferenzial, das mit Getriebe und Kupplungen modelliert und mit MATLAB-Variablen parametrisiert wurde, um Parameter-Sweeps zu ermöglichen.

Optimieren von System-Designs

Verwenden Sie Simulink, um Steueralgorithmen, das Hardware-Design und die Signalverarbeitung in einer einzelnen Umgebung miteinander zu integrieren. Nutzen Sie Optimierungsalgorithmen, um das insgesamt beste Design für Ihr System zu finden.

Modell eines seriellen Hybridgetriebes für Studien zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs.

Verkürzen von Entwicklungszyklen

Reduzieren Sie die Anzahl der Entwurfsiterationen, indem Sie mit Verifikations- und Validierungstools sicherstellen, dass die Anforderungen vollständig und konsistent sind. Stellen Sie die Einhaltung von Anforderungen auf Systemebene sicher, indem Sie sie während Ihres gesamten Entwicklungszyklus kontinuierlich verifizieren.

Modell eines Fünfganggetriebes mit Rückwärtsgang.

Neue Funktionen

Zugang zum Quellcode

Anzeigen des Quellcodes für Simscape Driveline-Blöcke

Anschlussparameter für Bremsen- und Kupplungsblöcke

Sichtbarmachen zusätzlicher thermischer Anschlüsse und Parameter mithilfe von Blockparametereinstellungen

Modell idealer Riemen

Vernachlässigen von Schlupf in den Belt Pulley- und Belt Drive-Blöcken

Anschluss für mechanische Kupplungsbetätigung

Verbinden von Kupplungsaktuatoren über eine mechanische Verbindung

Flexible Wellen mit verschiedenen Eigenschaften

Modellieren einer flexiblen Welle, deren Durchmesser, Steifigkeit und Dämpfung variabel sind

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.

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