Семейство продуктов COMSOL®

Комбинируйте COMSOL Multiphysics® и Simulink® с помощью LiveLink™ for Simulink®

Комбинированное моделирование, модели пониженного порядка (ROM), проектирование систем автоматизации и управления

LiveLink™ for Simulink® интегрирует COMSOL Multiphysics® в среду моделирования Simulink®, которая является расширением пакета программ для математических вычислений MATLAB®. С помощью этого модуля можно комбинировать модели COMSOL Multiphysics® и схемы Simulink® для системного моделирования. В такие комбинированные расчеты можно внедрять любые динамические или стационарные модели COMSOL Multiphysics®.

В дополнение к комбинированному моделированию модуль позволяет экспортировать модели COMSOL Multiphysics® в пространственно-временные модели пониженного порядка. Такие модели упрощают проектирование систем управления и автоматизации с помощью комбинации MATLAB® с Simulink® или с Control System Toolbox™.

При комбинированном моделировании решатели COMSOL Multiphysics® используются для интегрирования динамических моделей или решения стационарных модельных уравнений. Это означает, что если модель может быть решена в COMSOL Multiphysics®, значит ее можно использовать и в комбинированных расчетах. LiveLink™ for Simulink® позволяет проектировать системы управления и автоматизации, которые включают в себя любые модели COMSOL Multiphysics®, построенные на основе любых комбинаций физических интерфейсов и уравнений.

Область применения LiveLink™ for Simulink®

Управление температурным режимом аккумуляторной батареи

LiveLink™ for Simulink® позволяет моделировать системы управления температурными режимами, как показано в демонстрационной модели теплового анализа процесса разрядки аккумуляторной батареи Battery Pack Discharge Control with Thermal Analysis. Управление температурным режимом является важным аспектом моделирования аккумуляторов. Комбинированное моделирование позволяет рассчитать распределение температуры в аккумуляторной батарее в процессе ее разрядки. Модель батареи построена в COMSOL Multiphysics® с помощью модуля Электрохимические аккумуляторы. Тип батареи, представленной в этом конкретном примере, широко используется в портативных устройствах, например, электросамокатах, игрушках, квадрокоптерах и в медицинском оборудовании. Электрический ток 3D батареи контролируется с помощью Simulink® для обеспечения постоянной мощности в процессе эксплуатации.

Управление режимом зарядки батареи

Осуществляйте управление режимами зарядки и разрядки литий-ионной батареи с помощью комбинированного моделирования в Simulink® и COMSOL Multiphysics®, как показано в демонстрационной модели управления зарядкой литий-ионной батареи 1D Lithium-Ion Battery Model Charge Control. Контроль зарядки позволяет увеличить срок службы батареи, поскольку он предотвращает избыточный заряд и возможное перенапряжение. В этом примере объединены подробная электрохимическая модель, построенная в COMSOL Multiphysics® с помощью модуля Электрохимические аккумуляторы, и система управления, реализованная в среде Simulink®. Система управления контролирует значение электрического тока во время зарядки батареи, чтобы не допустить перенапряжения. Кроме того, электрический ток контролируется и в процессе разрядки для обеспечения постоянной мощности.

Управление многотельной системой

С помощью среды Simulink® управляйте моделями COMSOL Multiphysics®, состоящими из жестких или упругих тел. В демонстрационной модели Control of an Inverted Pendulum, построенной с помощью модуля Динамика многотельных систем, показан пример управления перевернутым маятником. В этом примере для поддержания вертикального положения перевернутого маятника в устойчивом состоянии используется ПИД-регулятор, который контролирует положение основания маятника. Чтобы не дать маятнику упасть, к основанию прикладывается внешняя балансировочная сила, которая зависит от угла наклона маятника. Кроме того, положение основания маятника ограничено заданным диапазоном значений.

Управление магнитным тормозом

Комбинированное моделирование с помощью LiveLink™ for Simulink® можно проводить даже с использованием стационарных моделей COMSOL Multiphysics®. Пример такой задачи показан в модели магнитного тормоза Magnetic Brake. Простейшая конструкция магнитного тормоза состоит из электропроводного диска и постоянного магнита. Магнит создает постоянное магнитное поле, в котором вращается диск. Магнитное поле индуцирует в движущемся проводнике электрический ток, что приводит к возникновению силы Лоренца, которая замедляет вращение диска. В этом примере угловая скорость вращения определяется в среде Simulink® на основе данных о моменте инерции диска и действующем на диск крутящем моменте. Индуцированный крутящий момент рассчитывается в COMSOL Multiphysics® в результате решения 3D задачи магнитной статики с помощью модуля AC/DC. Для интегрирования по времени в данном случае вместо COMSOL Multiphysics® используется Simulink®, в котором для определения угловой скорости рассчитывается угловое ускорение.

Срабатывание МЭМС-актуатора

LiveLink™ for Simulink® позволяет выполнять мультифизическое комбинированное моделирование за счет использования COMSOL Multiphysics® вместе с любыми из модулей расширения. В качестве примера можно рассмотреть модель включения/выключения термоактуатора On/Off Control of a Thermal Actuator. Моделируемый трехлепестковый актуатор изготовлен из поликристаллического кремния и приводится в действие в результате термического расширения. Нагрев до температуры, при которой деформирующиеся лепестки перемещают актуатор, осуществляется за счет эффекта Джоуля-Ленца. Расширение двух горячих лепестков относительно одного холодного приводит к изгибу актуатора. В этом примере показана мультифизическая связка трех математических моделей: сохранения электрического заряда, теплопередачи и механики деформируемого твердого тела. Чтобы прогиб актуатора не превышал заданных значений, контролируется сила тока, которая подается на актуатор. Контроллер включения/выключения реализован в среде Simulink®.

Обращаем внимание, что работа с LiveLink™ for Simulink® не поддерживается в Среде разработки приложений, а также в COMSOL Compiler™ и COMSOL Server™.


Simulink, Control System Toolbox и MATLAB являются торговыми марками или зарегистрированными торговыми марками компании The MathWorks, Inc.

Схема модели LiveLink for Simulink и внедренная модель COMSOL Multiphysics для аккумуляторной батареи. Комбинированное моделирование аккумуляторной батареи в COMSOL Multiphysics® и Simulink®.
Схема модели LiveLink for Simulink на фоне одномерного графика. Комбинированное моделирование многотельной системы в COMSOL Multiphysics® и Simulink®.
Схема модели LiveLink for Simulink и внедренная модель COMSOL Multiphysics для магнитного тормоза. Комбинированное моделирование магнитного тормоза в COMSOL Multiphysics® и Simulink®.
Схема модели LiveLink for Simulink и внедренная модель COMSOL Multiphysics для трехлепесткового термоактуатора. Мультифизическое комбинированное моделирование микроэлектромеханического акутатора в COMSOL Multiphysics® и Simulink®.

Каждая компания имеет уникальные требования к моделированию. Свяжитесь с нами, чтобы точно определить, подойдет ли программный пакет COMSOL Multiphysics® для решения ваших инженерных или научных задач. Обсудив основные аспекты с одним из наших менеджеров, вы получите личные рекомендации и подробные примеры, которые помогут вам сделать верный выбор и подобрать подходящую конфигурацию продуктов и тип лицензии.

Просто нажмите кнопку "Связаться с COMSOL", укажите свою контактную информацию, комментарии или вопросы и отправьте нам эту заявку. В течение одного рабочего дня вы получите ответ.

Следующий шаг:
Запрос
информации
о программе