Simscape Multibody

Modélisation et simulation de systèmes mécaniques multicorps

 

Simscape Multibody™ (anciennement SimMechanics™) fournit un environnement de simulation multicorps pour les systèmes mécaniques 3D, tels que les robots, les suspensions de véhicules, les équipements de construction et les trains d'atterrissage d'avions. Vous pouvez modéliser des systèmes multicorps à l'aide de blocs représentant des solides, des liaisons, des contraintes, des éléments de force et des capteurs. Simscape Multibody formule et résout les équations de mouvement pour l'ensemble du système mécanique. Vous pouvez importer dans votre modèle des assemblages de CAO complets, comprenant l'ensemble des masses, inerties, liaisons et contraintes, ainsi que la géométrie 3D. Une animation 3D générée automatiquement vous permet de visualiser les dynamiques du système.

Simscape Multibody permet de développer des systèmes de contrôle et de tester les performances au niveau système. Vous pouvez paramétrer vos modèles à l'aide de variables et d'expressions MATLAB®, et concevoir les systèmes de contrôle pour votre système multicorps dans Simulink®. Vous avez la possibilité d'intégrer des systèmes hydrauliques, électriques, pneumatiques et d'autres systèmes physiques à votre modèle à l'aide de composants provenant de la famille de produits Simscape™. Simscape Multibody supporte également la génération de code C pour vous permettre de déployer vos modèles dans d'autres environnements de simulation, notamment les systèmes hardware-in-the-loop (HIL).

Commencer :

Simulation d'un mécanisme 3D personnalisé

Créez des modèles multicorps de n'importe quel mécanisme 3D.

Pièces 3D rigides et souples

Définissez des pièces rigides et souples à l'aide d'une géométrie 3D paramétrée ou de données de CAO. Créez des profils 2D dans MATLAB, puis extrudez-les le long d'une ligne ou faites-les tourner autour d'un axe. Spécifiez des propriétés de matériaux, ou importez-les à partir de logiciels d'éléments finis.

Liaisons et contraintes

Connectez des pièces à l'aide de liaisons afin de définir les degrés de liberté. Intégrez dans votre conception des crémaillères, des engrenages coniques et des poulies connectées par des câbles. Modélisez des montagnes russes, des tapis roulants et d'autres systèmes similaires avec des comportements cinématiques personnalisés.

Forces de contact

Modélisez des collisions et des forces de friction entre des pièces 3D. Ajoutez des forces aérodynamiques et hydrodynamiques personnalisées. Intégrez des forces de gravitation pour les systèmes spatiaux.

Les forces de contact entre les pieds du robot et le plancher incluent les forces de collision et de friction.

Intégration de systèmes électroniques, hydrauliques et pneumatiques

Modélisez l'intégralité de votre système multidomaines dans un seul environnement avec la famille de produits Simscape.

Intégration de systèmes de commande

Connectez des systèmes électroniques, hydrauliques, pneumatiques et autres directement à votre modèle mécanique 3D. Évaluez la technologie d’actionneur utilisé pour votre application et déterminez le dimensionnement et la puissance requises pour répondre aux exigences en matière de performance.

Conception d'algorithmes de contrôle

Utilisez la linéarisation avancée et les techniques de calibration automatique du contrôle pour mettre en œuvre des stratégies de contrôle complexes. Trouvez rapidement les gains des contrôleurs qui répondent aux exigences de robustesse et de temps de réponse. Testez les implémentations logicielles afin d'évaluer les performances du système.

Système de contrôle d'un aileron avec suivi d'une commande d’angle.

Rapprocher les équipes de R&D

Favorisez la collaboration entre vos équipes software et hardware en disposant d'une spécification exécutable du système global dès le début de votre projet. Utilisez la simulation pour explorer le champ des possibles.

Logique de contrôle assurant la coordination entre un bras de robot et deux tapis roulant ayant pour objectif de transporter et de réorienter des colis.

Création de modèles entièrement paramétrés avec MATLAB

Explorez rapidement le champ des possibles et précisez vos exigences de manière à accélérer vos cycles de développement.

Exploration rapide de l’ensemble des solutions possibles

Faites automatiquement varier les paramètres de conception tels que la longueur, le rayon, la masse et la tension. Exécutez rapidement des tests en parallèle pour identifier les solutions viables et concentrer les efforts de développement sur celles-ci.

Les algorithmes d'optimisation ajustent les longueurs des liaisons jusqu'à ce que la pointe suive la trajectoire souhaitée.

Amélioration des exigences

Utilisez des modèles abstraits avec des paramètres de base afin de tester des concepts dès le début du processus de développement. Estimez les grandeurs inconnues afin de créer une spécification détaillée. Utilisez la simulation dynamique pour terminer les conceptions mécaniques avec moins d'itérations.

Une conception abstraite est mise au point avant que la conception détaillée ne soit effectuée en CAO.

Augmentation de la réutilisation des modèles

Développez une bibliothèque de modèles qui met les principaux paramètres à la disposition des utilisateurs des modèles. Réutilisez des modèles d'actionneurs génériques dans de nombreuses conceptions spécifiques aux produits simplement en faisant varier les paramètres. Augmentez l'efficacité de votre entreprise avec un ensemble de modèles de simulation de base couvrant plusieurs gammes de produits.

Un actionneur hydraulique générique paramétré pour modéliser trois actionneurs spécifiques.

Importation à partir de logiciels de CAO

Convertissez automatiquement des modèles CAO pour créer un jumeau numérique de votre système.

Importation d'assemblages avec des liaisons

Des assemblages de CAO entiers, incluant l'ensemble des pièces avec la masse, l'inertie, la couleur ainsi que les liaisons couplées et articulées, sont automatiquement convertis en modèle Simscape. Les mises à jour apportées aux pièces CAO existantes peuvent être fusionnées dans le modèle Simscape.

Options de réutilisation des pièces et assemblages CAO dans Simscape

Lecture des données CAO natives

Définissez des pièces en référençant directement des fichiers CATIA®, Creo™, Inventor®, NX™, Solid Edge®, SolidWorks® et Parasolid®.  Il est également possible de définir des pièces en référençant des formats de fichiers pour la modélisation 3D, tels que STEP®, STL, SAT ou JT.

Référencez directement des fichiers de CAO pour les pièces individuelles à utiliser dans un modèle Simscape.

Modification en 3D

Définissez et ajustez des trames sur des pièces à l'aide d'une interface 3D. Sélectionnez graphiquement des sommets, des arêtes, des surfaces ou des volumes pour définir l'emplacement et l'orientation des trames qui peuvent être utilisées pour les liaisons articulées, les applications d’effort et la mesure de grandeurs physiques.

Ajoutez des points de liaison aux pièces à l'aide de l'interface 3D de Simscape Multibody.

Tolérance aux défaillances

Minimisez les pertes, vos temps d'arrêt et les coûts en validant votre système dans différents cas de défaillance.

Création de systèmes fiables

Spécifiez des critères de défaillance pour les composants, basées sur le temps, la charge ou la température. Modélisez un fonctionnement dégradé, tel que des dents d'engrenage usées ou une augmentation de la friction des paliers. Configurez automatiquement vos modèles pour valider vos conceptions dans des scénarios dysfonctionnels.

Une liaison entre deux pièces se brise car la force dépasse la limite établie.

Réalisation d'une maintenance prédictive

Générez des données pour entraîner des algorithmes de maintenance prédictive. Validez ces algorithmes au moyen de tests virtuels dans des conditions nominales et extrêmes. Réduisez les temps d'arrêt et les coûts en veillant à ce que la maintenance soit effectuée aux intervalles appropriés.

Modèle de pompe volumétrique présentant des fuites, des obstructions et des défaillances de roulement, utilisé pour développer un classificateur multiclasses qui permet de détecter plusieurs combinaisons de défaillances.

Réduction des pertes

Calculez l'énergie dissipée par les composants mécaniques. Vérifiez que les composants sont exploités dans leurs plages de fonctionnement nominales. Simulez des événements spécifiques et des ensembles de scénarios de test, puis analysez les résultats dans MATLAB.

Vis sans fin avec friction au niveau des dents et perte de puissance au niveau du roulement.

Animation de mécanismes et analyse de résultats

Analysez le comportement de vos mécanismes à l'aide d'animations 3D des résultats de simulation.

Animation des résultats de simulation

Analysez votre système à l'aide d'une visualisation 3D de votre modèle générée automatiquement et d'une animation des résultats de simulation. Visionnez l'animation sous plusieurs angles en même temps et exportez un fichier vidéo.

Exploration des mécanismes en 3D

Explorez vos mécanismes dans une interface 3D, et accédez à l’arborescence afin de vérifier la structure du modèle et d'examiner les résultats tracés. Définissez des points de vue statiques ou mobiles pour afficher les résultats de simulation à partir d'un cadre de référence personnalisé.

Explorez le comportement du mécanisme, la définition de l'assemblage et les résultats de la simulation.

Calcul des charges requises

Réalisez différents types d'analyses, notamment la dynamique directe, la dynamique inverse, la cinématique directe et la cinématique inverse. Calculez la force ou le couple nécessaire pour produire un mouvement requis, même si les degrés de liberté de commande et de mouvement ne correspondent pas.

Déploiement de modèle

Utilisez des modèles dans l'ensemble du processus de développement, notamment lors du test de contrôleurs embarqués.

Tests sans prototypes hardware

Convertissez votre modèle Simscape Multibody en code C pour tester les algorithmes de contrôle embarqués à l'aide de systèmes HIL (hardware-in-the-loop) sur dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT et autres systèmes temps-réel. Effectuez la mise en service virtuelle en configurant des tests à l'aide d'un jumeau numérique de votre système de production.

Accélération de l'optimisation avec les simulations parallèles

Convertissez votre modèle Simscape Multibody en code C pour accélérer les simulations. Exécutez des tests en parallèle en déployant des simulations sur plusieurs cœurs d'une même machine, sur plusieurs machines dans un cluster ou dans le cloud.

Optimisation de la trajectoire d’un robot pour réduire la consommation d'énergie à l'aide du calcul parallèle.

Collaboration avec d'autres équipes

Calibrez et simulez des modèles qui comprennent des composants et fonctionnalités avancés provenant de l'ensemble de la famille de produits Simscape sans avoir à acheter une licence pour chaque produit complémentaire Simscape. Partagez des modèles protégés avec des équipes externes pour éviter d'exposer votre propriété intellectuelle.

Les modèles Simscape Multibody peuvent être partagés avec des personnes qui n'ont pas acheté Simscape Multibody.

MATLAB et Simulink

Optimisez plus rapidement l'ensemble de votre système en automatisant vos actions sur le modèle.

Automatisation de toutes les tâches avec MATLAB

Utilisez MATLAB pour automatiser n'importe quelle tâche : l'assemblage de modèles, le paramétrage, les tests, l'acquisition de données et le post-traitement. Créez des applications pour les tâches courantes afin d'augmenter l'efficacité de l'ensemble de votre équipe technique.

Modèle de pendule dans Simscape Multibody créé à l'aide de commandes MATLAB.

Optimisation des systèmes

Utilisez Simulink pour intégrer les algorithmes de contrôle, la modélisation physique et le traitement du signal dans un même environnement. Appliquez des algorithmes d'optimisation afin de rechercher la meilleure architecture pour votre système.

Accélération des cycles de développement

Réduisez le nombre d'itérations nécessaire lors de la conception à l'aide d'outils de vérification et de validation pour garantir que les exigences sont satisfaites et cohérentes. Assurez-vous que les exigences au niveau du système sont respectées en les vérifiant tout au long du cycle de développement.

Modélisez un bloc et un palan en utilisant une contrainte de câble dans Simscape Multibody.

Nouveautés

Bloc Reduced-Order Flexible Solid

Modélisez des déformations dans des corps aux géométries variées.

Forces de contact

Modélisez les contacts entre les corps assemblés durant une simulation.

Objets KinematicsSolver

Enregistrez et chargez des objets KinematicsSolver dans des fichiers MAT.

Bloc Inertia Sensor

Mesurez les propriétés inertielles d'un ensemble de corps connectés ou d'un mécanisme entier.

Support de limites de joints smimport

Importez les limites de joints de modèles URDF et RigidBodyTree.

Conditions initiales d'une poulie

Spécifiez l'angle d'enroulement initial minimum d'une corde autour d'une poulie.

Consultez les notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.

Version d’évaluation

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