Artykuł

Poznaj przyjazny interfejs graficzny do modelowania systemów mechatronicznych

Amesis pl - Poznaj przyjazny interfejs graficzny do modelowania systemów mechatronicznych

W dzisiejszych czasach dynamicznego rozwoju technologii istotne dla firm, które nadal chcą być liderem w swojej branży, jest szybkie wprowadzanie na rynek wysokowydajnych i niezawodnych produktów. Projektowanie skomplikowanych i nowoczesnych rozwiązań jest skutkiem dokładnych i prowadzonych w błyskawicznym tempie badań symulacyjnych. Podczas tworzenia Simcenter Amesim skupiono się na potrzebach i sposobie pracy ekspertów, oprogramowanie oferuje zaawansowane i łatwe w użyciu środowisko do modelowania układów mechatronicznych. Umożliwiając przeprowadzenie procesu wirtualnego prototypowania, począwszy od koncepcji inżynierskiej, a kończąc na wielokryterialnej optymalizacji całego projektu.

Aplikacja posiada przyjazny w obsłudze interfejs graficzny pozwalający w łatwy sposób budować modele w postaci schematów blokowych. Projektowanie odbywa się na zasadzie złożenia systemu z komponentów (ikon/bloczków) dostępnych w tematycznych bibliotekach. Każdy taki komponent zawiera model matematyczny opisujący rzeczywiste procesy w nim zachodzące. Odpowiednie zakładki interfejsu, podpowiadają, którą funkcję wybrać do przeprowadzenia analizy. Po złożeniu całego schematu i kompilacji otrzymujemy układ równań opisujący procesy zachodzące w rzeczywistym urządzeniu.

Modelowanie systemu składa się z czterech głównych trybów pracy:

Sketch tryb budowy układu 

Ikony w systemie odzwierciedlają prawa fizyki, złożenie modelu odbywa się poprzez narysowanie schematu z użyciem dostępnych komponentów. Tworzenie układu polega głównie na wyborze elementów, znajdujących się w odpowiednio posegregowanych bibliotekach. Do najważniejszych podgrup należą zbiory elementów mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych, termicznych, oraz sterowania. Modelowanie odbywa się za pomocą myszy. Wybierając interesujące nas podzespoły, umieszczamy je w obszarze roboczym pro­gramu, dodatkowo elementy w razie potrzeby można obracać. Komponenty w oknie modelowania muszą być podłączone poprzez porty, połączenie elementów jest możliwe tylko wtedy, gdy porty przenoszą zgodne wielkości fizyczne.

Submodel określanie fizycznej interpretacji elementów  

Poszczególne komponenty można w różny sposób interpretować fizycznie, w tym trybie dla każdego elementu definiujemy jeden z możliwych podmodeli. Podświetlony element oznacza, że konieczny jest wybór jednej z dostępnych interpretacji fizycznych danego komponentu. Określenie cech jest bardzo ważne, ponieważ rodzaj modelu matematycznego determinuje zachowanie poszczególnych części podczas symulacji układu.

Parameter tryb nadawania parametrów   

Kolejnym krokiem jest ustalenie parametrów symulacji, w której należy określić warunki początkowe, brzegowe oraz pozostałe wartości występujące w poszczególnych elementach modelu. Warto zauważyć, że każdy element otrzymuje pewne wartości domyślne, w związku z czym do przeprowadzenia symulacji można zmienić tylko część danych wejściowych. Ich parametry nadaje się w kolumnie Value, należy również pamiętać o wprowadzeniu jednostek, które widnieją w kolumnie Unit. Możliwe jest również uzależnienie ich wielkości od zmiennych wyników obliczeń, wówczas podane dane wejściowe będą warunkami początkowymi dla kolejnej symulacji.

Simulation tryb symulacji i analizy wyników  

Czwartym etapem pracy jest symulacja, poprzedzająca możliwości analizy efektów pracy z modelem. Amesim korzysta ze stabilnych i dokładnych algorytmów obliczeniowych umożliwiających analizy w dziedzinie czasu oraz częstotliwości. Przed wykonaniem obliczeń konieczne jest określenie parametrów analizy numerycznej tj. czas początku i końca symulacji oraz krok czasowy dla wartości wyjściowych. Ustalając parametry symulacji istnieje także możliwość wyboru algorytmu całkowania oraz zmiana parametrów obliczeń. Po wykonaniu odpowiednio zadeklarowanej symulacji użytkownik dysponuje szeregiem funkcji pozwalających na dokładną i szybką analizę kluczowych wyników. Obliczone wartości można w łatwy sposób przypisać poszczególnym parametrom w specjalnym edytorze, którego interfejs graficzny umożliwia wielowymiarową wizualizację systemu.

Wirtualna ocena analizowanej konstrukcji pozwala na eliminację błędów koncepcyjnych jeszcze przed zaprojektowaniem prototypu fizycznego. Dzięki analizie prowadzonych badań zbędna staje się produkcja prototypów, możemy w łatwy sposób dodawać interesujące nas parametry i ustawać pożądane wielkości, dla których zostaną przeprowadzone oddzielne obliczenia. Funkcja Batch Parameters umożliwia przeprowadzanie wielokrotnych, zapętlonych analiz z różnymi parametrami wejściowymi oraz przeprowadzanie optymalizacji. Określenie interesujących nas parametrów i zestawienie szeregu analiz na jednym wykresie znacznie ułatwia przetestowanie w bardzo krótkim czasie różnych wariantów projektowanego systemu.

Zapoznaj się z webinariami poświęconymi oprogramowaniu Amesim:

Jacek Spisak – Inżynier Systemów CAE

Webinarium: Simcenter Amesim jako uzupełnienie portfolio narzędzi dla pomiarowców

Jacek Spisak – Inżynier Systemów CAE

Webinarium: Multifizyczna optymalizacja produktu w branży maszynowej