Simscape

建模和仿真多域物理系统

 

Simscape™ 可让您在 Simulink® 环境中迅速创建物理系统的模型。通过 Simscape,您可以基于物理连接直接相连模块框图建立物理组件模型。通过将基础组件依照原理图装配,为电机、桥式整流器、液压致动器和制冷系统等系统建模。Simscape 附加产品提供了更多复杂组件和分析功能。

Simscape 可帮助您开发控制系统并测试系统级性能。您可以利用基于 MATLAB® 的 Simscape 语言,使用文本定义物理建模组件、域和库,从而创建自定义组件模型。您可以利用 MATLAB 变量和表达式参数化您的模型,使用 Simulink 设计用于物理系统的控制系统。为了将模型部署到其他仿真环境,包括硬件在环 (HIL) 系统,Simscape 还支持生成 C 代码。

快速入门:

多域原理图

快速组配横跨多个域的模型。

快速构建精确的模型

使用表示物理(非因果关系)连接的线条组配您的系统原理图。由机械组件、电子组件、液压组件和其他组件组成的网络的方程式会自动推导出来。

用框图和原理图表示的质量-弹簧-阻尼器。

与他人共享直观模型

Simscape 模型易于理解和解释,因为每个模型都匹配系统的物理结构。您可以清楚地看到您的模型中的所有系统,以及这些系统是如何相互连接的。

机械、流体和热组件的多域原理图。

跨项目重用模型

利用 Simscape 组件的模块化接口,您不需要执行任何额外操作,便可以在新设计中使用这些组件。可以在许多应用场景特定的项目间重用您的自定义模型库。

给 12V 网络供电的可重用 DC-DC 降压变换器组件。

综合库

取自涵盖许多物理域和保真级别的数千个组件。

数千个组件模型

Simscape 库包括基础元件,如电阻器、弹簧和阀门,以及比较复杂的组件,如电力驱动装置、变速器和热交换器。示例模型显示如何组合这些器件来扩展库。

包含来自多个域的组件的 Simscape Foundation 库。

涵盖许多物理域

Simscape 库包括超过 10 个物理域(如机械、电子和两相流体)的组件。您可以选择包括您的应用所需的物理效应的域。示例模型显示如何根据新技术来选择合适的域。

Simscape 支持的物理域,包括自定义域。

抽象变体和详细变体

Simscape 模块让您能够考虑或忽略物理效应,如摩擦、电损耗或随温度变化的行为。您可以调节您的模型的保真级别,只捕获适量的细节,以满足所要进行的分析之需要。

调节模型保真度。

直观的建模语言

创建匹配您的系统行为的组件。

定义 DAE 和 ODE

使用基于方程式的建模语言中的微分方程和代数约束来指定物理组件行为。定义隐式方程,以便您的自定义模型可与 Simscape 库中的组件集成。语法基于 MATLAB,所以很容易学习。

用 Simscape 语言实现的超级电容的方程。

结合使用连续变量与离散事件

使用连续变量指定确切的物理行为,使用离散事件指定抽象行为。例如,使用详细模型捕获电力电子装置在开关事件过程中的电损耗,或使用抽象模型查看多个事件对系统级性能的影响。

包含基于事件的方程和连续性方程的开关模型。

重用组件和子类

通过将类导入新文本组件定义并在该文件中装配新组件,简化自定义模型的维护。通过定义子类并将其继承到其他组件中,确保接口一致。

组件在 Simscape 语言文件中重用和连接。

高效的仿真

可以在各种各样的工程任务中使用物理模型仿真。

方程自动简化

Simscape 会自动为您的整个物理系统建立方程。在解析原理图后,Simscape 使用符号运算和指数还原来确定最能高效地代表您系统的数学形式。

蒸汽压缩制冷循环模型,其中循环的高压部分在超临界流体区域中工作。

专业 DAE 解算器

Simscape 可以使用 Simulink 解算器,并且包括用于仿真 DAE 的解算器技术。Simscape 根据您的模型内容建议您应当使用的解算器和设置;您可以调整这些设置,在精确度和仿真速度之间做出权衡取舍。

Simscape 解算器选项,包括用于仿真 DAE 的解算器。

实时仿真

Simscape 使用专业仿真技术进行实时仿真。您可以根据需要限制每个时间步长的计算工作量,从而达到实时性能。Simscape 可用于 HIL 测试、训练仿真器,以及其他需要与实时系统同步执行的情形。

用于 Simscape 模型实时仿真的设置。

深刻的分析

快速浏览并改进您的设计的性能。

浏览仿真结果

快速浏览来自 Simscape 模型的仿真结果,包括变量值和事件计时。直接从结果图跳转到模型(包括模块和个别方程),以研究您观察到的行为的原因。

Simscape Results Explorer 用于浏览来自 Simscape 模型的仿真结果。

衡量模型复杂度

使用 Simscape Statistics Viewer 找出模型的计算密集部分。使用变量数、可能触发事件的方程数以及约束条件数等数量评估复杂度。确定哪些更改会提高模型在仿真过程中的性能。

Simscape Statistics Viewer 显示在方程式建立过程中保留和消除的变量。

优化仿真性能

使用 Simulink Solver Profiler 查找导致仿真缓慢的原因。绘图和表格显示仿真过程中的解算器行为,帮助您找出可以加快仿真速度的模型和解算器调整。

模型部署

将模型用于整个开发流程,包括测试嵌入式控制器。

测试无需硬件原型

将您的 Simscape 模型转换成 C 代码,以便使用硬件在环测试在 dSPACE®、Speedgoat、OPAL-RT 和其他实时系统上测试嵌入式控制算法。通过使用您生产系统的数字孪生配置测试来执行虚拟调试。

通过并行仿真加速优化

将 Simscape 模型转换为 C 代码以加速仿真。通过将仿真部署到单台机器上的多个核、计算集群上的多台机器或云环境来并行运行测试。

使用并行计算为实现最低功耗而优化的机器人路径。

与其他团队协作

对包含整个 Simscape 产品系列中提供的高级组件和功能的模型进行调节和仿真,而不需要购买每个 Simscape 附加产品的许可证。将受保护的模型分享给外部团队,避免泄露 IP。

使用 Simscape 附加产品的模型可以共享给尚未购买这些产品的其他人。

Simscape 产品系列

在单一仿真环境中测试以发现集成问题。

对您的整个系统建模

利用以下 Simscape 附加产品增加对三维机械仿真、三相电网和其他功能的支持: Simscape Multibody、Simscape Electrical、Simscape Driveline 和 Simscape Fluids。执行特定域的分析,并通过应用场景特定的示例入门。

带有平台的 Simscape 产品系列和附加产品。

导入模型和数据

从 CAD 软件导入装配件,从 SPICE 导入网表,从流体数据库导入流体属性,从有限元软件导入降阶的模型。 创建精确的系统级模型,在其中包括来自硬件设计器的最新数据。

可将来自许多特定域的工具的数据和模型导入 Simscape。

促成设计团队的合作

利用整个系统的可执行规范,让软件工程师和硬件设计师在设计流程早期便可开展协作。使用仿真探索整个设计空间。

控制逻辑用于协调机械臂和两个传送带,以运送和重定位包裹。

MATLAB 和 Simulink

通过在完整系统模型上自动执行任务,更快地优化设计。

使用 MATLAB 自动执行任何任务

使用 MATLAB 自动执行任何任务,包括模型构建、参数化、测试、数据采集和后处理。为常用任务创建应用,提升整个工程团队的效率。

动画展示使用 MATLAB 命令构造 RC 电路。

优化系统设计

使用 Simulink 在单一环境中集成控制算法、硬件设计和信号处理。应用优化算法为您的系统寻找最佳整体设计。

缩短开发周期

使用测试和验证工具减少设计迭代次数,以确保需求的完整性和一致性。通过在整个开发周期持续验证,确保达到系统级需求。

最新特性

sscnewfile 函数

用 Simscape 文件模板创建自定义组件、域或函数

初始方程式

仅在模型初始化期间指定要执行的方程式

连接标签模块

通过保留端口之间的虚拟连接减少图形杂乱

气体、湿气、热液和两相流体模块的运行时参数

修改参数值,无需重新生成 C 代码

气体、湿气、热液模块的条件端口可见性

揭示模块变量中的其他端口

热力学属性传感器 (MA) 模块的其他测量选项

基于单位干燥空气质量测量热力学属性

两相流体属性可视化

绘制两相流体域数据

关于这些特性和相应函数的详细信息,请参阅发行说明

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