Simscape
Modellieren und simulieren von physikalischen mehrdomänSystemen
Simscape™ ermöglicht Ihnen die schnelle Erstellung von Modellen physikalischer Systeme innerhalb der Simulink®-Umgebung. Mit Simscape erstellen Sie physikalische Komponenten-Modelle, die auf physikalischen Verbindungen beruhen, die direkt in Blockdiagramme und andere Modellierungsparadigmen integriert werden. Sie modellieren Systeme wie elektrische Motoren, Brückengleichrichter, Hydraulikantriebe und Kühlsysteme, indem Sie Grundelemente in einem Schema zusammenfügen. Simscape-Add-On-Produkte bieten komplexere Komponenten und Analysefähigkeiten.
Simscape kann zur Entwicklung von Regelungssystemen und zum Testen der Leistung auf Systemebene verwendet werden. Sie können benutzerdefinierte Komponentenmodelle unter Verwendung der auf MATLAB® basierenden Simscape-Sprache erstellen, die die textbasierte Modellierung von physikalischen Komponenten, Domänen und Bibliotheken ermöglicht. Sie können Ihre Modelle mit Variablen und Formeln aus MATLAB parametrieren und Regelungssysteme für Ihr physikalisches System in Simulink entwerfen. Um Ihre Modelle in anderen Simulationsumgebungen, einschließlich Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systemen, bereitzustellen, unterstützt Simscape die Generierung von C-Code.
Erste Schritte:
Genaue Modelle schnell erstellen
Stellen Sie einen Schaltplan Ihres Systems zusammen, in dem Linien physikalische (nicht kausale) Verbindungen darstellen. Die Gleichungen für das Netzwerk aus mechanischen, elektrischen, hydraulischen und anderen Komponenten werden automatisch abgeleitet.
Weitergeben intuitiver Modelle an andere Benutzer
Simscape-Modelle sind leicht zu verstehen und zu interpretieren, da jedes Modell der physikalischen Struktur des Systems entspricht. Sie können alle Systeme in Ihrem Modell klar sehen und erkennen, wie sie miteinander verbunden sind.
Projektübergreifende Wiederverwendung von Modellen
Die modulare Schnittstelle der Simscape-Komponenten lässt sie diese ohne zusätzlichen Aufwand in neue Designs einsetzen. Ihre Bibliothek benutzerdefinierter Modelle kann in vielen anwendungsspezifischen Projekten wiederverwendet werden.
Tausende von Komponentenmodellen
Die Simscape-Bibliotheken enthalten Grundelemente wie Widerstände, Federn und Ventile sowie komplexere Komponenten wie elektrische Antriebe, Getriebe und Wärmetauscher. Beispielmodelle zeigen, wie sie kombiniert werden können, um die Bibliotheken zu erweitern.
Abdeckung zahlreicher physikalischer Domänen
Simscape-Bibliotheken enthalten Modelle in mehr als 10 physikalischen Domänen, einschließlich Mechanik, Elektrik und Zweiphasen-Flüssigkeiten. Sie können die Domäne auswählen, die die für Ihre Anwendung erforderlichen physikalischen Effekte enthält. Beispielmodelle zeigen, wie Sie Domänen an neue Technologien anpassen können.
Abstrakte und detaillierte Varianten
Mit Simscape-Blöcken können Sie physikalische Effekte wie Reibung, elektrische Verluste oder temperaturabhängiges Verhalten berücksichtigen oder ignorieren. Sie können die Genauigkeitsstufe Ihres Modells anpassen, um genau den richtigen Detailgrad für Ihre geplante Analyse zu erhalten.
Definieren von DAEs und ODEs
Spezifizieren Sie das Verhalten physikalischer Komponenten, indem Sie Differentialgleichungen und algebraische Bedingungen in einer gleichungsbasierten Modellierungssprache verwenden. Definieren Sie implizite Gleichungen, damit Ihre benutzerdefinierten Modelle mit Komponenten aus den Simscape-Bibliotheken integriert werden können. Da die Syntax auf MATLAB basiert, ist sie leicht zu erlernen.
Kombinieren von kontinuierlichen Variablen und diskreten Ereignissen
Spezifizieren Sie das genaue physikalische Verhalten durch kontinuierliche Variablen und das abstrakte Verhalten durch diskrete Ereignisse. Verwenden Sie beispielsweise ein detailliertes Modell, um elektrische Verluste während eines Schaltereignisses in einem leistungselektronischen Gerät zu erfassen, oder ein abstraktes Modell, um die Auswirkungen vieler Ereignisse auf die Leistung auf Systemebene zu sehen.
Wiederverwendung von Komponenten und Unterklassen
Optimieren Sie die Pflege Ihrer benutzerdefinierten Modelle, indem Sie Klassen in eine neue Komponentendefinition in Textform importieren und eine neue Komponente innerhalb dieser Datei zusammenstellen. Sorgen Sie für konsistente Schnittstellen, indem Sie Unterklassen definieren und in andere Komponenten vererben.
Automatische Vereinfachung von Gleichungen
Simscape formuliert automatisch die Gleichungen für Ihr gesamtes physikalisches System. Nach dem Parsen Ihres Schaltplans verwendet Simscape eine symbolische Manipulation und Indexreduzierung, um die mathematische Formulierung zu identifizieren, die Ihr System am effizientesten darstellt.
Spezialisierter DAE-Solver
Simscape kann Simulink-Solver verwenden und umfasst eine Solver-Technologie zur Simulation von differenzial-algebraischen Gleichungen (DAEs). Simscape schlägt anhand des Inhalts Ihres Modells vor, welchen Solver und welche Einstellungen Sie verwenden sollten. Sie können diese Einstellungen anpassen, um einen geeigneten Kompromiss zwischen Genauigkeit und Simulationsgeschwindigkeit zu finden.
Simulation in Echtzeit
Simscape verwendet eine spezielle Simulationstechnologie für die Echtzeitsimulation. Sie können den Rechenaufwand pro Zeitschritt nach Bedarf begrenzen, um Echtzeitfähigkeit zu erreichen. Simscape kann für HIL-Tests, Trainingssimulatoren und andere Situationen verwendet werden, in denen die Simulationsausführung mit einem Echtzeitsystem synchronisiert werden muss.
Erkunden von Simulationsergebnissen
Erkunden Sie schnell die Simulationsergebnisse Ihres Simscape-Modells, einschließlich der Variablenwerte und den Zeitpunkten von Ereignissen. Navigieren Sie direkt von Diagrammen der Ergebnisse zum Modell (einschließlich Blöcke und einzelne Gleichungen), um die Ursachen des beobachteten Verhaltens zu untersuchen.
Messen der Modellkomplexität
Identifizieren Sie berechnungsintensive Teile Ihres Modells mit dem Simscape Statistics Viewer. Schätzen Sie die Komplexität mithilfe von Größen wie Variablen, Gleichungen die Ereignisse auslösen können, und Randbedingungen. Bestimmen Sie, welche Änderungen die Leistung des Modells während der Simulation verbessern.
Optimieren der Simulationsleistung
Finden Sie mit dem Simulink-Solver-Profiler die Ursachen für langsame Simulationen. Diagramme und Tabellen zeigen das Solver-Verhalten während der Simulation, um Anpassungen des Modells und des Solvers zu identifizieren, die Ihre Simulation beschleunigen können.
Testen ohne Hardwareprototypen
Konvertieren Sie Ihr Simscape-Modell in C-Code, um Hardware-in-the-Loop-Tests für Embedded-Regelungsalgorithmen auf dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT und anderen Echtzeitsystemen durchzuführen. Führen Sie virtuelle Inbetriebnahmen durch, indem Sie Tests anhand eines digitalen Zwillings Ihres Produktionssystems konfigurieren.
Beschleunigung der Optimierung mit parallelen Simulationen
Konvertieren Sie Ihr Simscape-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.
Zusammenarbeit mit anderen Teams
Optimieren und simulieren Sie Modelle mit hochentwickelten Komponenten und Funktionen aus der gesamten Simscape-Produktfamilie, ohne eine Lizenz für jedes Simscape-Add-On-Produkt erwerben zu müssen. Geben Sie geschützte Modelle an externe Teams weiter, um geistiges Eigentum nicht offenzulegen.
Modellieren Ihres gesamten Systems
Erhalten Sie Unterstützung für mechanische 3D-Simulationen, elektrische Dreiphasennetzwerke und andere Funktionen mit den Simscape Add-On-Produkten: Simscape Multibody, Simscape Electrical, Simscape Driveline und Simscape Fluids. Führen Sie domänenspezifische Analysen durch und beginnen Sie mit anwendungsspezifischen Beispielen.
Importieren von Modellen und Daten
Importieren Sie Baugruppen aus CAD-Software, Netzlisten aus SPICE, Fluideigenschaften aus Fluiddatenbanken und Modelle mit reduzierter Ordnung aus Finite-Elemente-Software. Erstellen Sie ein genaues Modell auf Systemebene, das die aktuellen Entwürfe der Hardware-Entwickler beinhaltet.
Kollaborativer Entwurf
Ermöglichen Sie es Softwareprogrammierern und Hardwareentwicklern, mithilfe einer ausführbaren Spezifikation des gesamten Systems schon früh im Entwurfsprozess zusammenzuarbeiten. Verwenden Sie Simulationen, um den gesamten Designraum zu untersuchen.
Automatisieren jeglicher Aufgaben mit MATLAB
Automatisieren Sie mit MATLAB jegliche Aufgaben, einschließlich Modellaufbau, Parametrisierung, Tests, Datenerfassung und Nachverarbeitung. Erstellen Sie Apps für häufige Aufgaben, um die Effizienz ihrer gesamten technischen Abteilung zu erhöhen.
Optimieren von System-Designs
Verwenden Sie Simulink, um Regelungsalgorithmen, den Hardwareentwurf und die Signalverarbeitung in einer einzelnen Umgebung zu integrieren. Nutzen Sie Optimierungsalgorithmen, um das insgesamt beste Design für Ihr System zu finden.
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.
Impulsgebende Ereignisse
Reinitialisieren von Zustandsvariablen, um physikalische Phänomene als momentane Ereignisse zu modellieren
Stiffness Impact Analysis Tool
Analysieren der Auswirkung bestimmter Blockvariablen auf die Steifigkeit des gesamten Systems eines Simscape-Netzwerks
Benutzerdefinierter Block UI
Gruppieren und Neuordnen von Parametern im Blockdialog
Varianten-Verbindungsblock
Selektives Aktivieren von Zweigen eines physischen Netzwerks
Probe Block
Blockvariablen während der Simulation als Signale ausgeben
Verbesserung des numerischen Solvers
Umfassendere Unterstützung einer breiteren Palette an Problemen mit hohem Differenzialindex für robustere Simulationen
Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.