Imagine.Lab AMESim AMESim = Advanced Modeling Environment for performing Simulations of engineering systems. • Különböző fizikájú rendszerek együttes szimulációja.

Az előadások a következő témára: "Imagine.Lab AMESim AMESim = Advanced Modeling Environment for performing Simulations of engineering systems. • Különböző fizikájú rendszerek együttes szimulációja."— Előadás másolata:

1

2 Imagine.Lab AMESim AMESim = Advanced Modeling Environment for performing Simulations of engineering systems. • Különböző fizikájú rendszerek együttes szimulációja • Széleskörű alkalmazási lehetőség • Stacioner, tranziens és frekvenciafüggő analízis • Szimulációk készíthetők MIL/SIL/HIL (Model/Software/Hardware-in-the-loop) és valós idejű (Real-time) rendszerekre • Lineáris és nemlineáris rendszerek • Paraméter érzékenység vizsgálat • Integráció CAE szoftverekkel

3 Imagine.Lab AMESim Felépítés

4 Imagine.Lab AMESim AMESim: 1D koncentrált paraméterű dinamikus szimulációs fejlesztőeszköz. 1D: a rendszer jellemzői (pl. nyomás, hőmérséklet) csak egy dimenzió mentén terjednek (pl. áram egy vezetékben). Koncentrált paraméter: olyan egyszerűsítés, mely szerint egy térben elosztott jellemzőkkel rendelkező fizikai rendszer modellezése skalár paraméterekkel történik. Dinamikus: időfüggő, tranziens vizsgálatok elvégzésére is képes. Ikonok jelenítik meg a rendszer elemeit, melyek olyan szabványos szimbólumokon alapulnak, mint pl. a hidraulikus és pneumatikus komponensek ISO megfelelői. Ha nincs ilyen szabvány, akkor olyan szimbólumokon, melyekről a komponens könnyen felismerhető.

5 Kommunikáció más szoftverekkel
Interface: közvetlen kommunikáció szoftverek között az együttműködés és az egyes szoftverek legjobb tulajdonságainak hasznosítására. Export facility: AMESim futtatható fájlok programon kívüli futtatása a ki- és bemenő paraméterek továbbá a kiértékelés előre meghatározásával.

6 Elmentett adatok Egy AMESim mentés tartalma:
• NAME.ame: tartalmazza az összes file-t melyek szükségesek a modellhez TAR formátumban. A következő file-okat találhatjuk benne: • NAME_.000.png: the image used to display a preview of the model. • NAME_.c: the source code generated by AMESim for the model. • NAME_.cir: a description of the complete system including the form and position of each component, the position of each line, a description of each submodel and values currently set, description and position of any text annotating the system, details of any linear analysis requested. • NAME_.data: contains parameter values set for the model which will be read when the executable runs. These values are ordered according to the parameter list defined in the '.param' file (see below). • NAME_.err: counts how many times each state and implicit variable limited the integration step size. • NAME_.exe: (Windows) or NAME_ (Unix): the executable created for the model. • NAME_.geo: contains geometrical information generated by the Planar Mechanical library, for post-processing by AMEAnimation. • NAME_.gp: contains the list of global parameters defined in the model. • NAME_.la: contains the details of any linear analysis requested. • NAME_.lock: contains details on the 'locked/unlocked' status of state variables. This file is only used in a stabilizing run. • NAME_.make: contains instructions required to compile the source code and produce the executable. • NAME_.obj (compiled with MSVC++ under Windows) or NAME_.o (compiled with GCC under Windows, or compiled under Unix): the object file corresponding to the source code of the model. • NAME_.param: contains a list of all parameters preceded by their submodel name and instance. See the '.var' file below. • NAME_.results: contains the results of a simulation run. • NAME_.results.n: contains the results of the nth batch simulation run. • NAME_.sad: define characteristics of a batch run ('varying between two limits' option). • NAME_.sai: define characteristics of a batch run ('user-defined data sets' option). • NAME_.sim: contains parameters specifying the run as set in the 'Run Parameters' dialog box. • NAME_.ssf: define which variables are to be saved in the results file. • NAME_.state: contains a list of the state and implicit variables. The latter includes both implicit variables declared in submodels and those generated by AMESim to resolve implicit loops. • NAME_.var: contains a list of all external and internal variables used for the current model. Each item in the list consists in the submodel name and instance number, variable title and units.

7 AMESim alapok Szimuláció készítése AMESim-ben:
• Vázlatrajz, melynek során a rajzterületre ikonokat, szimbólumokat helyezünk. • Az egyes ikonokhoz matematikai leírásokat rendelünk. • Beállítjuk a komponensek paramétereit. • Beállítjuk a futtatási paramétereket és futtatjuk a rendszert. • Kiértékeljük az eredményeket, pl. grafikonok használatával. Rendszermodell: a modellezett rendszer dinamikus működését leíró egyenletek számítógépes kódban leírva. Almodell: a modellezett rendszer komponenseit leíró egyenletek számítógépes kódja. Az AMESim kiterjedt ikon- és almodell-könyvtárakkal rendelkezik.

8 AMESim dokumentáció A dokumentáció elemei:
• HTML és PDF kézikönyvek az AMESim komponensekhez. • PDF kézikönyvek az elemkönyvtárakhoz. • HTML segédletek az almodellekhez. A dokumentáció megjelenítése: Help/Online, vagy F1. Két megjelenítési mód: HTML böngésző AMEHelp dokkolóablak.

9 Az AMESim programcsomag
• AMECustom • AMESet • AMERun Az AMESim segítségével az alábbiak végezhetők el: • Új szimuláció készítése. • Létező szimuláció vázlatának módosítása. • Almodell cseréje. • Szimulációk megnyitása. • Paraméterek beállítása. • Egyszerű és batch futtatások. • Eredmények grafikonos megjelenítése. • Lineáris analízis. • Aktivitásindex vizsgálat. • Modellek exportálása AMESim-en kívüli futtatásra. • Design Exploration elemzések. Az AMECustom segítségével almodellek és szuperkomponensek testreszabhatók. A testreszabott komponens az eredetin alapul, amire egy maszk kerül. Ez a maszk csak a vizsgálandó paramétereket teszi láthatóvá. Ezzel a módszerrel összetett rendszerek megjelenítését lehet egyszerűsíteni, így a megrendelőnek nem kell a bonyolult összeállítást megismernie. Képzett AMESim felhasználók új ikonokat és almodelleket hozhatnak létre az AMESet segítségével, illetve meglevő almodelleket ill. elemkönyvtárakat szerkeszthetnek. Az AMERun valójában az AMESim, Vázlat és Almodell módok nélkül. Az AMERun segítségével az alábbiak végezhetők el: • Szimulációk megnyitása. • Paraméterek beállítása. • Egyszerű és batch futtatások. • Eredmények grafikonos megjelenítése. • Lineáris analízis. Nem végezhető el: • Új szimuláció készítése. • Létező szimuláció vázlatának módosítása. • Almodell cseréje. Az alábbi feladatok elvégzésére ajánlott: • Technikusok, gyakornokok által elvégezhető paramétervizsgálatok, gyakorlott mérnökök által készített szimulációkon; • Megrendelők számára készített rendszerek; • Vevők számára előregyártott rendszerek működésének bemutatása.

10 Különböző összetettségi szintek
Táblázatos modell: F(x,I) és L(x,I) Koncentrált paraméterű modell a geometria és a mágneses anyagjellemzők figyelembevételével (hiszterézis, örvényáram, szivárgó áram) Különböző egyszerűsítések Állandó rugalmassági tényező  és sűrűség   és  a nyomás függvénye (levegősödés, kavitáció)  és  a nyomás és a hőmérséklet függvénye (hőhatások) Lamináris vagy turbulens áramlás Kavitációs tényező

11 Különböző összetettségi szintek

12 Alapvető elemek ...

13 Modellezési szintek 4 modellezési szint: Blokkdiagram Komponensek
/*Calculation Function Executable Statements*/ /* Jack area */ area = c[0]; *q1 = (*v3) * area / q0top_(p1); *f3 = (*f2) + (*p1) * area; *length = x0 - *x3; *vol1 = *length * area; Komponensek Egyenletek (AMESet) Alapvető elemek Blokkdiagram

14 Solver A megoldó automatikus és dinamikus kiválasztása
ODE : LSODA ( ) Adams Moulton (nem merev) GEAR’S (merev) DAE : DASSL ( ) Diszkontinuitáskezelés Saját elemkönyvtárak készítése: AMESet Hozzáférés a forráskódhoz

15 Multiport módszer Jel módszer: alapvetően matematikai
irányítástechnikai szakembereknek Multiport módszer: a komponensek közti kapcsolatot a portokon keresztüli teljesítmény-átvitel definiálja mérnököknek pP QP QA QB P1 P2 Q1 Q2

16 Portok Portok: Azok a pontok ahol az ikonok összekapcsolódnak.
Ha egy ikonnak nincs portja, akkor nem kapcsolható össze más ikonnal (bár egyéb módon kommunikálhatnak) Két port csak akkor csatlakozhat ha egyformák (kivétel: jel port) Port típusok: lineáris forgó áramlás elektromos jel bemenet jel kimenet termál

17 Portok Port típusok: • Lineáris: 1D lineáris mozgás (pl. dugattyúrúd).
Átvitt fizikai mennyiségek: erő és sebesség. • Forgó: tengelyek (pl. szivattyú- ill. motortengely). Átvitt fizikai mennyiségek: forgatónyomaték és szögsebesség. • Áramlás: hidraulikus, pneumatikus folyadékok (pl. szivattyú, kompresszor). Átvitt fizikai mennyisékek: nyomás és térfogatáram (hidraulikus), abszolút nyomás és tömegáram (pneumatikus) vagy abszolút hőmérséklet és hőteljesítmény (termál áramlás). • Elektromos: elektromos teljesítmény. Átvitt fizikai mennyiségek: áram és feszültség. • Jel: nem fizikai mennyiség átvitele. Külön ki- és bemeneti portok a jel adására és vételére. Átvitt fizikai mennyiségek: - • Termál: hőáram szilárd ill. folyékony anyagok között. Átvitt fizikai mennyiségek: hőmérséklet és hőáram.

18 Könyvtárak Mechanikus
A legtöbb rendszer általában tartalmaz mechanikus elemet is, ugyanakkor léteznek kizárólag mechanikus rendszerek is. Lineáris és forgó komponenseket is tartalmaz. Tipikus elemek: tömeg, rugó, csillapítás, kontakt, holtjáték, súrlódás, kar, áttétel, kábel, csiga. Kontrol Tartalmazza a rendszer irányításához, méréséhez, megfigyeléséhez szükséges elemeket. Számos jelforrást és matematikai eszköz tartozik ide. Szükség esetén blokkdiagramok készítésére is használható. Tipikus elemek: jelforrás, jelerősítő, integrátor, késleltetés, átviteli függvények, egyenletblokkok.

19 Könyvtárak Hidraulikus
Számos alapvető hidraulikus komponenst tartalmaz, mellyel ideális dinamikus viselkedésű rendszerek szimulálhatók a komponensek teljesítményadatai alapján. Tipikus elemek: fluid properties, nodes, tanks, pressure and flow sources, accumulators, several valves, orifices, pumps, motors, and actuators. Hidraulikus csövek A hidraulikus komponensek összekötése után az összekötő vonalak csöveket is jelképezhetnek. 10 különböző matematikai modell áll rendelkezésre, melyek egyre részletesebb leírást tesznek lehetővé. A fejlettebb modellek pl. figyelembeveszik a hullámeffektusokat, kavitációt, összenyomhatóságot, frekvenciafüggő súrlódást, csőfali deformációt.

20 Könyvtárak Hidraulikus komponensek (HCD)
Hidromechanikus rendszerek alapvető építőelemei. A legkülönfélébb rendszerek modellezhetők injektortól szervoszelepig. Tipikus elemek: tömeg súrlódással, dugattyú, szivárgás, különféle szelepek és átömlőnyílások. Hidraulikus veszteség (HR) Bizonyos rendszereknél ahol a nagy térfogatáramhoz kis nyomás tartozik, fontos az egyes elemeken fellépő nyomásesés meghatározása. Ez a könyvtár az elemek geometriai kialakítása alapján határozza meg a nyomásveszteséget. Tipikus elemek: csőcsatlakozások, csőelemek, speciális átömlőkeresztmetszetek.

21 Könyvtárak Pneumatikus (PN)
Komponensszintű és alapvető elemeket tartalmaz egyszerű és összetett pneumatikus rendszerek vagy éppen nagyméretű pneumatikus hálózatok leírására. Tipikus elemek: gáztulajdonság, nyomás- és tömegáram-forrás, szelepek, átömlőnyílások, dugattyúk. Pneumatikus csövek A pneumatikus komponensek összekötése után az összekötő vonalak csöveket is jelképezhetnek. 8 különböző matematikai modell áll rendelkezésre, melyek egyre részletesebb leírást tesznek lehetővé. A fejlettebb modellek pl. figyelembeveszik a hullámeffektusokat, összenyomhatóságot, frekvenciafüggő súrlódást, csőfali deformációt.

22 Könyvtárak Termál (TH)
Szilárd anyagok közti hőátvitel modellezésére. Fel lehet használni a termohidraulikus és termopneumatikus könyvtárak elemeinek összekötésére is. Tipikus elemek: szilárd anyagok hőtani tulajdonságai, hőmérséklet- és hőáram-forrás, hőkapacitás, hővezetés, hőátadás, hősugárzás Termohidraulikus (THH) A hidraulikus veszteségek könyvtárhoz hasonló elemeket tartalmaz, azonban figyelembe veszi a súrlódás által generált hőveszteséget, ill. összeköttetést biztosít egyéb hőátviteli modellekkel. Tipikus elemek : a hidraulikus veszteségek könyvtárhoz hasonló

23 Könyvtárak Termohidraulikus komponensek
A hidraulikus komponensek könyvtárhoz hasonló, de figyelembe veszi a hőhatásokat, mint pl. a súrlódás keltette hőt ill. az egyes elemek hőkapacitását. Tipikus elemek: a hidraulikus komponensek könyvtárhoz hasonló Termopneumatikus (THPN) A pneumatikus könyvtárhoz hasonló, azonban figyelembe veszi a komponensek és a környezetük közti hőátvitelt. Szilárd (termál) ill. hidraulikus (termohidraulikus) elemekkel is összeköthető. Tipikus elemek: a pneumatikus könyvtárhoz hasonló

24 Könyvtárak Hűtőrendszerek (CS)
Belsőégésű motorok és egyéb hőerőgépek hűtőrendszerének modellezésére. Tipikus elemek: szivattyúk, hőerőgép, radiátor, termosztát, tágulótartály, kompresszor. Feltöltés (FI) A hidraulikus veszteség könyvtárhoz hasonló, az üres hidraulikus rendszerek hidraulikafolyadékkal való feltöltésének modellezésére. Kétféle munkaközeget tartalmaz, melyek nem keverednek. Tipikus elemek: a hidraulikus veszteség könyvtárhoz hasonló

25 Könyvtárak Erőátvitel (TR)
Hajtáslánc ill. azok elemeinek modellezésére, a vibráció és veszteségek figyelembevételével. A hidraulikus és a mágneses könyvtárral együtt akár automata váltók is modellezhetők. Tipikus elemek: hajtómű, dugattyús mechanizmus, nyomatékváltó, csúszókuplung, fogaskerekek, szinkrongyűrű, fék, bolygómű, differenciálmű. Elektromágneses (EM) Elektromágneses körök modellezésére, a hiszterézis ill. a dielektromos jellemzők figyelembevételével. Tipikus elemek: mágneses anyagjellemzők, elektromágnes, légrés, állandó mágnes, vezérlőáramkör, ellenállás, kondenzátor, tekercs, dióda, földelés.