Simscape Fluids
유체 시스템 모델링 및 시뮬레이션
Simscape Fluids™(이전 명칭 SimHydraulics®)는 유체 시스템을 모델링하고 시뮬레이션할 때 필요한 구성요소 라이브러리를 제공합니다. 유압 펌프, 밸브, 액추에이터, 파이프라인, 열교환기 모델이 포함되어 있습니다. 이러한 구성요소를 이용하여 프론트 로더, 파워 스티어링, 착륙장치 액추에이션 시스템 등 유체 동력 시스템을 개발할 수 있습니다. Simscape Fluids를 이용하면 엔진 냉각, 기어박스 윤활 및 연료 공급 시스템도 개발할 수 있습니다. Simscape™ 제품군의 구성요소를 사용하면 모델을 기계, 전기, 열 및 기타 물리 시스템에 통합할 수 있습니다.
Simscape Fluids를 이용해 제어 시스템을 개발하고 시스템 레벨에서의 성능을 테스트할 수 있습니다. 물리적 모델링 구성요소, 도메인, 라이브러리 등을 텍스트 기반으로 작성할 수 있는 MATLAB®기반의 Simscape 언어로 사용자 지정 구성요소 모델을 생성할 수 있습니다. MATLAB 변수와 표현식을 사용하여 모델을 파라미터화하고, Simulink®에서 유체 시스템에 사용할 제어 시스템을 설계할 수 있습니다. 모델을 HIL(hardware-in-the-loop) 시스템 등의 다른 시뮬레이션 환경으로 배포할 수 있도록 Simscape Fluids는 C 코드 생성을 지원합니다.
시작하기:
사용자 지정 유체 동력 시스템 모델링
유압 및 공압 액추에이션 시스템 모델을 빠르게 구축하고 성능을 시스템 요구사항과 비교할 수 있습니다. 밸브, 펌프, 모터에 대한 사용자 지정 모델을 생성할 수 있습니다. 실시간 시뮬레이션을 위해 비선형적 효과를 추가하거나 모델을 단순화할 수 있습니다.
열 효과 평가
압력 및 온도에 따른 유체의 거동을 포함시킬 수 있습니다. 유압 또는 공압 시스템을 열 네트워크에 연결하여 구성요소와 환경 사이의 열 전달을 모델링할 수 있습니다. 온도가 구성요소 및 시스템 레벨 성능에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다.
제어 알고리즘 설계
유압 시스템과 공압 시스템의 로직을 모델링하여 펌프와 밸브를 제어할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 활용하여 폐루프 액추에이션 시스템의 성능을 최적화할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.
시스템 아키텍처 평가
열 교환기, 증발기, 펌프 등을 빠르게 조합하여 사용자 지정 열 관리 시스템을 모델링할 수 있습니다. 제어 로직과 통합하고, 시뮬레이션된 성능과 시스템 요구사항을 비교할 수 있습니다. 극한 온도와 구성요소 고장 등 정상 및 비정상 작동 조건에서 이루어지는 테스트를 자동화할 수 있습니다.
구성요소크기조정
시스템 레벨의 성능을 평가하면서 파이프, 펌프, 열 교환기의 크기를 조정할 수 있습니다. 시스템 레벨의 요구 사항과 구성요소를 매핑하고, 압력 강하와 동력 소모량을 정의할 수 있습니다. 에너지 효율을 극대화하는 최적의 구성요소 조합을 찾을 수 있습니다.
제어 알고리즘 설계
작동 모드를 선택하는 가열 및 냉각 시스템의 로직을 모델링할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 활용하여 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.
시스템 아키텍처 평가
파이프, 펌프, 탱크를 유체 이송 시스템에 빠르게 추가할 수 있습니다. 제어 로직과 통합하고 시뮬레이션된 성능과 시스템 요구사항을 비교할 수 있습니다. 예상되는 작동 조건 이외에도 극한 유량, 극한 압력, 구성요소 고장 시나리오의 테스트를 자동화할 수 있습니다.
구성요소크기조정
시스템 레벨의 성능을 테스트하면서 펌프, 탱크, 파이프를 크기를 조정할 수 있습니다. 시스템 레벨의 요구 사항과 구성요소를 매핑하고, 압력 강하와 동력 소모량을 정의할 수 있습니다. 에너지 효율을 극대화하는 최적의 구성요소 조합을 찾을 수 있습니다.
제어 알고리즘 설계
작동시킬 펌프와 밸브를 선택하는 유체 시스템에 대한 로직을 모델링할 수 있습니다. 자동 제어 튜닝 기법을 유량 제어에 적용하고 시스템 요구사항을 충족하도록 충진 수위를 조절할 수 있습니다. 목표 강건성과 응답시간을 달성할 수 있는 제어기 게인을 식별할 수 있습니다.
고내구성 설계 생성
시간, 압력, 온도 조건 등 구성요소 고장 기준을 지정할 수 있습니다. 누설된 실링 또는 막힌 오리피스 등 고장 난 구성요소를 모델링할 수 있습니다. 고장 조건과 비교하여 효율적으로 설계를 검증할 수 있도록 자동으로 모델을 구성할 수 있습니다.
머신러닝 알고리즘 훈련
예측 유지관리 알고리즘의 훈련을 위한 훈련 데이터를 생성할 수 있습니다. 일반적인 시나리오와 드문 시나리오에서 가상 테스팅을 진행하여 알고리즘을 검증할 수 있습니다. 정확한 주기마다 유지보수 작업을 하면 가동 중지 시간과 장비 비용을 절감할 수 있습니다.
동력 손실 최소화
유압 및 공압 구성요소가 소모하는 동력을 계산할 수 있습니다. 구성요소가 안전 작동 영역 이내에서 구동하는지 확인할 수 있습니다. 특정 이벤트와 테스트 시나리오 세트를 자동으로 시뮬레이션하고, MATLAB에서 결과를 후처리할 수 있습니다.
추가 시나리오 테스트
MATLAB을 사용하여 변형모델(Variants)을 선택하고 환경 조건을 설정하며 실험계획법을 준비하여 테스트할 수 있는 모델을 자동으로 구성할 수 있습니다. 멀티코어 워크스테이션 또는 클러스터에서 병렬로 테스트 세트 또는 파라미터 스위핑을 실행할 수 있습니다.
정확한 거동 예측
데이터베이스에서 유체 물성을 가져오고, 응결과 증발 같은 물리적 효과를 포함시킬 수 있습니다. 자동으로 파라미터를 조정하여 측정된 데이터에 맞출 수 있습니다. 정확한 결과가 나올 수 있도록 Simulink에서 스텝 크기와 허용오차를 자동으로 제어할 수 있습니다.
분석 자동화
많은 시나리오에 걸쳐 설계를 테스트하여 시스템의 효율성을 평가할 수 있습니다. FFT를 계산하여 설계에서 일어나는 압력 변동을 분석할 수 있습니다. MATLAB을 이용하여 시뮬레이션 실행 및 결과에 대한 후처리를 자동화할 수 있습니다.
하드웨어 시제품 없이 테스트
dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT, 및 기타 실시간 시스템에 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트를 사용하여 임베디드 제어 알고리즘을 테스트할 수 있도록 Simscape Fluids 모델을 C 코드로 변환할 수 있습니다. 양산 시스템의 디지털 트윈을 이용하여 테스트를 구성하여 가상 시운전을 수행할 수 있습니다.
최적화 가속화
Simscape Fluids 모델을 C 코드로 변환하여 개별 시뮬레이션의 속도를 높일 수 있습니다. 단일 컴퓨터의 여러 코어로, 계산 클라우드의 여러 컴퓨터로, 또는 클라우드로 시뮬레이션을 배포하여 테스트를 병렬 실행할 수 있습니다.
다른 팀과 협업
각각의 Simscape 애드온 제품에 대한 라이선스를 구매하지 않고, 전체 Simscape 제품군의 고급 구성요소와 기능이 포함된 모델을 튜닝하고 시뮬레이션할 수 있습니다. 외부의 팀과는 보호 모델을 공유하면 IP 노출을 피할 수 있습니다.
전체 시스템 모델링
단일 환경에서 전기, 자력, 열, 기계, 유압, 공압 및 기타 시스템 통합 테스트가 가능합니다. 통합 문제를 조기에 식별하고 시스템 레벨 성능을 최적화할 수 있습니다.
필요에 맞는 모델로 사용자 지정
원하는 분석에 필요한만큼의 충실도를 가진 사용자 지정 구성요소를 정의하려면 MATLAB 기반의 Simscape 언어를 사용할 수 있습니다. 재사용 가능하고 파라미터화된 어셈블리 및 모듈형 인터페이스를 구축하여 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
설계 팀과의 협업
전체 시스템에 대한 실행 가능한 사양으로 소프트웨어 프로그래머와 하드웨어 디자이너가 초기 설계 과정부터 협업할 수 있도록 할 수 있습니다.. 전반적인 설계 공간을 살펴볼 수 있게 시뮬레이션을 이용할 수 있습니다.
MATLAB으로 모든 작업 자동화
모델 조합, 파라미터화, 테스팅, 데이터 수집, 후처리 등의 작업을 MATLAB으로 자동화할 수 있습니다. 전체 엔지니어링 조직의 효율을 개선하기 위한 자주 쓰이는 작업에 대한 앱을 만들 수 있습니다.
시스템 설계 최적화
Simulink를 사용하여 제어 알고리즘, 하드웨어 설계, 신호 처리를 단일 환경으로 통합할 수 있습니다. 시스템에 대한 최적 설계 방안을 찾기 위해 최적화 알고리즘을 적용할 수 있습니다.
개발 주기 단축
확인 및 검증 툴을 이용하여 요구 사항이 완전하고 일관되도록 하면 설계 반복 횟수를 줄일 수 있습니다. 개발 주기 전체에 걸친 지속적인 검증을 통해 시스템 레벨의 요구 사항이 충족되도록 할 수 있습니다.