机电系统的开发需要将物理子系统与控制系统和嵌入式软件进行集成。从最初开发到生产的整个过程中，工程师们会使用基于模型的设计对多学科机电系统进行建模、仿真和验证。
借助 MATLAB、Simulink 和 Simscape，您可以：
- 了解从算法设计到被控对象行为这个过程中所涉及的复杂系统交互
- 与多个团队同时开展工作来加快开发速度
- 预测并优化系统性能
- 提高机电系统的质量并使用更少的硬件原型进行测试
- 通过从仿真模型自动生成代码来消除手动编码错误
- 维护从需求到设计再到代码的可追溯性
- 将设计模型重用为可操作的数字孪生
“使用 Simulink 进行基于模型的设计，让我们能够开发出仿生抓取助手和其他机电设计所需的精密气动控件。有了 Simulink PLC Coder，现在从设计变成产品变得容易多了。”
建模
使用 Simscape 开发系统或组件级模型，以表示系统在电气、机械或流体领域的物理部分。从现有 CAD 文件导入设计，以实现 3D 物理组件和 SPICE 子电路的可视化，从而整合制造商的特定行为。在开发的早期阶段，通过仿真优化系统性能并发现集成错误。重用仿真模型，以便进行虚拟调试或获得可操作的数字孪生。
控制设计和调度逻辑
使用波特图或根轨迹等线性控制技术对非线性物理模型进行线性化，以开发闭环控制系统，或使用模型预测控制或稳健控制等先进控制策略。利用预置函数和交互式工具自动调整和优化控制器，以满足系统的性能要求和稳定性约束条件。分析超调量、上升时间、相位裕度和增益裕度等时域和频域的关键性能和稳定性特征。
开发并验证用于调度控制和错误处理的状态机。在执行调度逻辑识别潜在设计错误的同时，使用图形动画对该逻辑进行分析和调试。
硬件在环测试与快速控制原型设计
使用快速控制原型设计 (RCP) 完善算法，以便为生产环境做好准备。对被控对象和环境模型进行硬件在环 (HIL) 仿真，以减少物理原型的使用。在 Speedgoat 硬件上运行实时仿真并在 MATLAB 中分析结果，以提高机电系统的性能。
产品级代码生成
直接从 MATLAB 和 Simulink 自动生成经过优化的 C、C++、IEC 61131-3（结构化文本和梯形图）、CUDA®、Verilog® 或 VHDL 代码，从而消除手动编码错误。利用浮点和定点设计工具来研究性能上的权衡。将生成的独立于硬件的代码集成到 PLC 平台的集成开发环境 (IDE) 当中，以部署到实时硬件以及进行联机调试。
验证和确认
在模型中编写、导入和管理需求，以维护设计、测试和所生成代码之间的可追溯性。证明设计满足需求、自动生成模型覆盖测试用例，并在整个开发过程中使用形式化测试方法提高设计质量。使用形式化方法和静态分析方法检查模型和代码的合规性。通过静态代码分析，查找错误并证明不存在严重的运行时错误。生成行业标准（IEC 61508、ISO 26262 和 DO-178）认证所需的报告和认证结果。
