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:

Mehrdomänen-Schemen

Stellen Sie schnell Modelle zusammen, die mehrere Domänen umfassen.

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.

Masse-Feder-Dämpfer, der in einem Blockdiagramm und einem Schema dargestellt ist.

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.

Multi-Domain-Schema mit mechanischen, fluiden und thermischen Komponenten.

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.

Eine wiederverwendbare DC/DC-Abwärtswandlerkomponente, die ein 12-V-Netzwerk speist.

Umfassende Bibliotheken

Schöpfen Sie aus Tausenden von Komponenten, die viele physikalische Domänen und Genauigkeitsstufen abdecken.

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.

Simscape-Grundlagenbibliothek mit Komponenten aus vielen Domänen.

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.

Von Simscape unterstützte physikalische Domänen, einschließlich benutzerdefinierter Domänen.

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.

Anpassen der Modellgenauigkeit.

Intuitive Modellierungssprache

Erstellen Sie Komponenten, die dem Verhalten Ihres Systems entsprechen.

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.

Gleichungen für einen Superkondensator umgesetzt in der Simscape-Sprache.

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.

Schaltermodell mit ereignisbasierten und kontinuierlichen Gleichungen.

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.

Komponenten werden in einer Simscape-Sprachdatei wiederverwendet und miteinander verbunden.

Effiziente Simulation

Verwenden Sie Simulationen physikalischer Modelle für zahlreiche Ingenieuraufgaben.

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.

Modell eines Dampfdruck-Kühlkreislaufs, bei dem das Kühlmittel im Hochdruckabschnitt des Kreislaufs im superkritischen Zustand vorliegt.

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.

Solver-Optionen in Simscape, einschließlich eines Solvers zur Simulation von DAEs.

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.

Einstellungen für die Echtzeitsimulation von Simscape-Modellen.

Teifgreifende Analysen

Erkunden und verbessern Sie schnell die Leistung Ihres Entwurfs.

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.

Explorer für Ergebnisse in Simscape zum Erkunden von Simulationsergebnissen aus Simscape-Modellen.

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.

Viewer für Simscape-Statistiken mit Variablen, die bei der Formulierung von Gleichungen beibehalten bzw. eliminiert wurden.

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.

Modellverwendung

Verwenden Sie Modelle für den gesamten Entwicklungsprozess, einschließlich Tests von Embedded Reglern.

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.

Ein mit Parallel Computing auf minimalen Stromverbrauch optimierter Roboterweg.

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.

Modelle, die Simscape-Add-On-Produkte verwenden, können an Personen weitergegeben werden, die diese Produkte nicht erworben haben.

Die Simscape-Produktfamilie

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

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.

Simscape-Produktfamilie mit Plattform und Add-On-Produkten.

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.

Daten und Modelle aus vielen domänenspezifischen Tools können in Simscape importiert werden.

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.

Steuerungslogik koordiniert einen Roboterarm und zwei Förderbänder, um Pakete zu transportieren und neu auszurichten.

MATLAB und Simulink

Finden Sie schneller ein optimales Design, 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 Nachverarbeitung. Erstellen Sie Apps für häufige Aufgaben, um die Effizienz ihrer gesamten technischen Abteilung zu erhöhen.

Animation, die die Verwendung von MATLAB-Befehlen für den Aufbau eines RC-Stromkreises zeigt.

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.

Neue Funktionen

sscnewfile-Funktion

Verwenden von Simscape-Dateivorlagen, um benutzerdefinierte Komponenten, Domänen oder Funktionen zu erstellen

Anfangsgleichungen

Angeben von Gleichungen, die nur während der Modellinitialisierung verwendet werden sollen

Connection Label-Block

Übersichtlichere Diagramme durch virtuelle Verbindungen zwischen Conserver-Anschlüssen

Laufzeitparameter für Blöcke für Gas, Feuchtluft, thermische Flüssigkeiten und Zweiphasen-Flüssigkeiten

Ändern von Parameterwerten ohne Neugenerierung von C-Code

Bedingte Sichtbarkeit von Anschlüssen für Blöcke für Gas, Feuchtluft und thermische Flüssigkeiten

Sichtbarmachen zusätzlicher Anschlüsse in Blockvarianten

Zusätzliche Messoption für den Sensorblock für thermodynamische Eigenschaften (MA)

Messen thermodynamischer Eigenschaften anhand der Einheit Masse an trockener Luft

Visualisierung der Eigenschaften von Zweiphasen-Flüssigkeiten

Darstellen von Daten zu Zweiphasen-Flüssigkeiten

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

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