跨學(xué)科物理系統(tǒng)建模和仿真工具Simscape

1、跨學(xué)科物理系統(tǒng)建模和仿真工具Simscape 是在Simulink基礎(chǔ)上的擴(kuò)展工具模塊，用來建立多種不同類 型物理系統(tǒng)的建模并進(jìn)行仿真，例如由機(jī)械傳動，機(jī)構(gòu)，液壓和電氣元件構(gòu)成的 系統(tǒng)。Simscape 可以廣泛應(yīng)用于汽車業(yè)，航空業(yè)，國防和工業(yè)裝備制造業(yè)。Simscape 同 SimMechanics ，SimDriveline ， SimHydraulics 和 SimPowerSystems起，可以支持復(fù)雜的不同類型（多學(xué)科）物理系統(tǒng)混合建模和仿真。n_i uuffi. rr-J泳昨中悪建的議星穰塊號圖 申蠹色趙同曲義釋環(huán)汙伽應(yīng)?使用統(tǒng)一環(huán)境實(shí)現(xiàn)多種類型物理系統(tǒng)建模和仿真，包括機(jī)械，電氣和

2、液壓系統(tǒng)；?使用基本物理建模單元構(gòu)造模型，并提供了建模所需的模塊庫和相關(guān)簡單 數(shù)學(xué)運(yùn)算單元；?用戶可自己指定參數(shù)和變量的單位，模塊內(nèi)部自動實(shí)行單位轉(zhuǎn)換和匹配；?具有連接不同類型物理系統(tǒng)的橋接模塊；?具備擴(kuò)展產(chǎn)品所建模型的全權(quán)仿真和受限編輯功能，單獨(dú)運(yùn)行仿真時無需SimMechannics ，SimDriveline 和 SimHydraulics的產(chǎn)品使用許可。強(qiáng)大功能 多學(xué)科系統(tǒng)物理建模在Simscape的環(huán)境中，用戶的建模過程如同裝配真實(shí)的物理系統(tǒng)。 Simscape 采用物理拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)方式構(gòu)建模型：每一個建模模塊都對應(yīng)一個實(shí)際 的物理元器件，例如油泵、馬達(dá)或者運(yùn)算放大器；模塊之間的連接線代

3、表元件之 間裝配和能量傳遞關(guān)系。這種建模方式直觀的表現(xiàn)出物理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，而不是用晦澀的數(shù)學(xué)方程。Simscape根據(jù)模型所表達(dá)的系統(tǒng)組成關(guān)系，自動構(gòu)造出 可以計(jì)算系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)方程。這些方程可同其他Simulink模型一起結(jié)合 運(yùn)算。Simscape的建模庫提供超過24個電氣建模單元，15個液壓建模單元， 23個機(jī)械建模單元；這些單元之間可以互相連接，聯(lián)合建模。這些基本的單元 也可以組合起來，構(gòu)造更加復(fù)雜的器件模型。Simscape模型中的Sensor模塊用來測量機(jī)械量（力/力矩，速度），液壓量 （壓力，流量）或電氣量（電壓，電流），測量輸出的信號量可以輸出給標(biāo)準(zhǔn)的Simulink模塊

4、處理。而Source模塊能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)的Simulink信號轉(zhuǎn)換成同等 量值的上述物理信號。Sensor和Source模塊的使用將Simulink控制算法模 型同Simscape物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ陀袡C(jī)的結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制算法開發(fā)。83電撼呼媒型創(chuàng)建自定.義元件Simscape的基礎(chǔ)建模單元庫支持從基本的建模單元組合定制模型元件。?機(jī)械系統(tǒng)建模Simscape提供了一維平移/旋轉(zhuǎn)機(jī)械的建模模塊。機(jī)械系統(tǒng)元件的變量， 將與系統(tǒng)中的液壓和電氣系統(tǒng)模型物理量同時解算。用于機(jī)械系統(tǒng)的Sensor 和 Actuator 模塊則可以連接由 Simechanics 和 SimDriveline 創(chuàng)建的更精細(xì)的

5、模型。?電氣系統(tǒng)建模Simscape提供了代表電子元件和電路的電氣模型。電氣系統(tǒng)元件的變 量，將與系統(tǒng)中的液壓和機(jī)械系統(tǒng)模型物理量同時解算。用于電氣系統(tǒng)的Sensor和Actuator 模塊則可以連接由SimPowerSystem創(chuàng)建的更精細(xì)的模型。?液壓系統(tǒng)建模Simscape提供了液壓系統(tǒng)的建模模塊，可對基本的液壓特性進(jìn)行建模和 計(jì)算；也可以進(jìn)一步組合出更加復(fù)雜的液壓元件。這些模塊定義了各種物理過程中壓力和流量的相互關(guān)系，如壓縮性，流體慣性，摩擦損失，能量 轉(zhuǎn)換和固定節(jié)流口 /可變節(jié)流口出流。通過輸入流體屬性數(shù)據(jù)，用戶可以 自己定義流體特性。使用Simhydraulics則可以構(gòu)建更加精細(xì)

6、的液壓元件模型。'Bd EJrpIkBMMwIM金址哄鶴咖、g 穩(wěn)&這卞建媒愛、-<A- TwdtoMMfSB#4flE-Tkij.K-Whjh*w>卑 ®>'?物理信號在Simscape中，用戶可以直接操作物理量信號。信號和參數(shù)的單位直 接在模塊設(shè)定的對話框中輸入，Simscape在求解物理網(wǎng)絡(luò)模型時將自動 進(jìn)行必要的單位轉(zhuǎn)換。Physical Signal模塊庫支持對物理信號的數(shù)學(xué)操 作，可以在物理模型網(wǎng)絡(luò)中直接構(gòu)建運(yùn)算模型。Simscape模塊之間通過 Physical Signal ports端口相互連接，這樣各種類型的物理系統(tǒng)可以方

7、 便的集成。使用基礎(chǔ)元件庫提供的建模單元，用戶可以構(gòu)建更多復(fù)雜的元件，擴(kuò)展出 更多種類的物理模型。在Simulink 環(huán)境中，組合好的模型可以進(jìn)一步封 裝形成可復(fù)用和共享的元件庫。全權(quán)和受限模式的模型共享Simscape Editing Modes允許用戶在Simscape下使用其工具和擴(kuò)展產(chǎn) 品(SimDriveline ， SimHydraulics ， SimMechanics )構(gòu)建的模型進(jìn)行仿 真。只要擁有Simscape的產(chǎn)品使用許可，并且安裝了這些擴(kuò)展產(chǎn)品，用戶就 可以仿真用這些擴(kuò)展產(chǎn)品模塊所建立的模型，也可以調(diào)整模型中的參數(shù)一一但是不能編輯模型。這樣，在不同的團(tuán)隊(duì)之間共享模型時

8、，用戶無需額外購買擴(kuò)展產(chǎn) 品使用許可。如果用戶進(jìn)一步添置擴(kuò)展模塊的使用許可，則可以全權(quán)使用擴(kuò)展產(chǎn)品編輯 和仿真模型功能。在Simulink 中同時建立裝置對象和控制器模型Simscape建立的物理系統(tǒng)仿真模型可以與 Simuli nk中的控制系統(tǒng)信號 流模型相連，構(gòu)成完整的系統(tǒng)閉環(huán)模型，實(shí)現(xiàn)在 Simulink統(tǒng)一環(huán)境中多學(xué)科/ 領(lǐng)域系統(tǒng)和控制器的聯(lián)合仿真測試。Bfk帖：肝V JnsutEftMsn臨戸才仙治日檔1亡尸| 4二廿二1 2 -匝ptOMMi J團(tuán)衛(wèi)零r.甜 需要的產(chǎn)品曰1匹-Qnvrlirir "HE5-怎逆擬零曙彌懣卄 孑料 我強(qiáng)定黛鞫赫匹機(jī) 旣曲融蚣區(qū)帀&出直盛統(tǒng)茲運(yùn)行Simscape 需要：? MATLAB? Simuli nk? Simscape相關(guān)產(chǎn)品? SimDriveli ne機(jī)械傳動系統(tǒng)建模和仿真工具? Si