Simscape Multibody

Modellare e simulare sistemi meccanici multibody

 

Simscape Multibody™ (precedentemente SimMechanics™) fornisce un’ambiente di simulazione multibody per sistemi meccanici 3D come robot, sospensioni di veicoli, apparecchiature per l’edilizia e carrelli di atterraggio per aeromobili. Puoi modellare sistemi multibody utilizzando blocchi che rappresentano corpi, giunti, vincoli, elementi di forza e sensori. Simscape Multibody formula e risolve le equazioni del moto per il sistema meccanico completo. Nel tuo modello puoi importare geometrie CAD, tra cui masse, inerzie, giunti, vincoli e geometrie 3D. Un’animazione 3D generata automaticamente consente di visualizzare la dinamica del sistema.

Simscape Multibody ti aiuta a sviluppare sistemi di controllo e a testare le prestazioni a livello di sistema. Potrai parametrizzare i tuoi modelli utilizzando variabili ed espressioni in MATLAB® e progettare sistemi di controllo per il tuo sistema multibody in Simulink®. Potrai integrare impianti idraulici, elettrici, pneumatici e altri sistemi fisici nel tuo modello utilizzando i componenti della famiglia di prodotti Simscape™. Per distribuire i modelli ad altri ambienti di simulazione, tra cui i sistemi hardware-in-the-loop (HIL), Simscape Multibody supporta la generazione di codice C.

Per iniziare:

Simulazione personalizzata di meccanismi 3D

Crea modelli multibody di qualsiasi meccanismo 3D.

Parti 3D rigide e flessibili

Definisci le parti rigide e flessibili utilizzando geometrie 3D parametrizzate o dati CAD. Crea profili 2D in MATLAB ed estrudili lungo una linea o ruotali attorno a un asse. Specifica le proprietà dei materiali o importale da un software di elementi finiti.

Giunti e vincoli

Collega le parti con i giunti per definire i gradi di libertà. Includi nel tuo progetto pignoni e cremagliere, ingranaggi conici e pulegge collegate mediante cavi. Modella montagne russe, trasportatori lineari e sistemi simili con comportamenti cinematici personalizzati.

Forze di contatto

Modella le forze di attrito e collisione tra le parti 3D. Aggiungi forze idrodinamiche e aerodinamiche personalizzate. Includi forze gravitazionali per sistemi spaziali.

Le forze di contatto tra i piedi del robot e il pavimento includono le forze di collisione e attrito.

Integrare sistemi elettronici, idraulici e pneumatici

Modella il tuo intero sistema multidominio in un unico ambiente con la famiglia di prodotti Simscape.

Includere sistemi di attuazione

Collega impianti elettronici, idraulici, pneumatici e altri sistemi direttamente al tuo modello meccanico 3D. Valuta la tecnologia degli attuatori per la tua applicazione e determina la dimensione e la potenza necessarie per soddisfare i requisiti di performance.

Progettare algoritmi di controllo

Utilizza la linearizzazione avanzata e le tecniche di regolazione del controllo automatico per implementare strategie complesse di controllo. Individua rapidamente i guadagni dei controllori che concorrono al raggiungimento degli obiettivi in termini di solidità e tempi di risposta. Esegui il test delle implementazioni software per valutare le prestazioni dei sistemi.

Sistema di controllo per un alettone che traccia un angolo comandato.

Collaborazione tra i team di progettazione

Permetti ai programmatori software e ai progettisti hardware di collaborare fin dalle prime fasi del processo di progettazione grazie a specifiche eseguibili dell’intero sistema. Usa la simulazione per esplorare l’intero spazio di progettazione.

Logica di controllo che coordina un braccio robotico e due nastri trasportatori per trasportare e riorientare i pacchi.

Creare modelli completamente parametrizzati con MATLAB

Esplora rapidamente il tuo spazio di progettazione e perfeziona i requisiti per ridurre i cicli di sviluppo.

Esplorare rapidamente gli spazi di progettazione

Varia automaticamente i parametri di progettazione come lunghezza, raggio, massa e tensione. Esegui rapidamente test in parallelo per identificare le parti utilizzabili dello spazio di progettazione e concentrarti maggiormente sullo sviluppo.

Gli algoritmi di ottimizzazione regolano le lunghezze di collegamento finché la punta non segue la traiettoria desiderata.

Affinare i requisiti

Usa modelli astratti con parametri di base per testare i progetti nelle prime fasi dello sviluppo. Calcola le quantità sconosciute per creare una specifica dettagliata. Usa la simulazione dinamica per completare i progetti meccanici con meno iterazioni.

Regolazione di un progetto astratto prima che il progetto dettagliato venga eseguito in CAD.

Incrementare il riutilizzo dei modelli

Sviluppa una libreria di modelli che mostri i parametri fondamentali agli utenti del modello. Riutilizza i modelli di attuatori generici in più progetti specifici modificando semplicemente alcuni parametri. Aumenta l’efficienza dell’azienda grazie a una serie di modelli di simulazione fondamentali che interessano diverse linee di prodotti.

Un attuatore idraulico generico parametrizzato viene utilizzato per modellare tre attuatori specifici.

Importare da software CAD

Converti automaticamente i progetti CAD per creare un gemello digitale del tuo sistema.

Importa geometrie con giunti

Intere geometrie CAD, tra cui tutte le parti con massa, inerzia e colore, nonché i collegamenti con giunti e accoppiamenti, vengono convertiti automaticamente in un modello Simscape. Inoltre, nel modello Simscape è possibile combinare gli aggiornamenti alle parti CAD esistenti.

Opzioni di riutilizzo di parti e geometrie CAD in Simscape.

Leggere dati CAD nativi

Definisci le parti facendo riferimento direttamente ai file di CATIA®, Creo™, Inventor®, NX™, Solid Edge®, SolidWorks® e Parasolid®.  Le parti possono essere specificate anche facendo riferimento ai formati file per la modellazione 3D come STEP®, STL, SAT o JT.

Riferimento diretto ai file CAD per le parti individuali da utilizzare in un modello Simscape.

Modificare in 3D

Definisci e regola i frame sulle parti utilizzando un’interfaccia 3D. Seleziona graficamente vertici, bordi, superfici o volumi per definire posizione e orientamento dei frame che possono essere utilizzati per il rilevamento, il collegamento dei giunti e l’applicazione delle forze.

Aggiungi punti di collegamento alle parti utilizzando l’interfaccia 3D in Simscape Multibody.

Tolleranza dei guasti

Minimizza le perdite, i tempi di fermo delle attrezzature e i costi validando i progetti in condizione di guasto

Crearere progetti solidi

Specifica i criteri di guasto dei componenti, incluse le condizioni che variano in base al tempo, al carico o alla temperatura. Modella il comportamento dei componenti deteriorati, come i denti degli ingranaggi usurati o un maggiore attrito sui cuscinetti. Configura automaticamente i modelli per validare in modo efficace i progetti in condizioni di guasto.

Un collegamento tra due parti si rompe poiché la forza eccede il limite massimo per il giunto.

Interventi di manutenzione predittiva

Genera dati per addestrare algoritmi di manutenzione predittiva. Convalida gli algoritmi mediante l’esecuzione di test virtuali in scenari rari e comuni. Riduci i tempi di fermo e i costi delle attrezzature garantendo che la manutenzione venga eseguita a intervalli corretti.

Modello di pompa triplex alternativa con perdita, bloccaggio e guasto ai cuscinetti utilizzato per sviluppare un classificatore multi-classe che rileva diverse combinazioni di guasti.

Minimizzare le perdite

Calcola l’energia dissipata attraverso i componenti meccanici. Verifica che i componenti funzionino entro i loro limiti di sicurezza. Simula eventi specifici e serie di scenari di test, quindi esegui la post-elaborazione dei risultati in MATLAB.

Gruppo vite-ruota con attrito degli ingranaggi e perdite di potenza dei cuscinetti.

Animare i meccanismi e analizzare i risultati

Analizza il comportamento dei meccanismi utilizzando le animazioni 3D dei risultati della simulazione.

Animare i risultati della simulazione

Analizza il tuo sistema utilizzando la visualizzazione 3D del modello generata automaticamente e l’animazione dei risultati della simulazione. Visualizza l’animazione da più angolazioni in contemporanea ed esporta un file video.

Esplorare meccanismi in 3D

Esplora i tuoi meccanismi in un’interfaccia 3D e accedi alla vista schematica per verificare la struttura del modello ed esaminare i risultati rappresentati in un grafico. Definisci i punti di vista statici o in movimento per visualizzare i risultati della simulazione da un frame di riferimento personalizzato.

Esplora il comportamento del meccanismo, la definizione dell’assemblaggio e i risultati della simulazione.

Calcolare i carichi richiesti

Esegui diversi tipi di analisi, tra cui dinamica diretta e inversa e cinematica diretta e inversa. Calcola la forza o la coppia necessaria per produrre il movimento richiesto, anche se i gradi di libertà di attuazione e movimento non corrispondono.

Distribuzione dei modelli

Usa modelli per l’intero processo di sviluppo, inclusi i test dei controllori embedded

Test senza prototipi hardware

Converti il tuo modello Simscape Multibody in codice C per testare gli algoritmi di controllo embedded mediante test hardware-in-the-loop su dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT e altri sistemi in tempo reale. Esegui il commissioning virtuale configurando i test con un gemello digitale del tuo sistema di produzione.

Accelerare l’ottimizzazione con simulazioni parallele

Converti il tuo modello Simscape Multibody in codice C per accelerare le simulazioni. Esegui test in parallelo distribuendo le simulazioni su più core di una stessa macchina, su più macchine in un cluster di computer o nel cloud.

Ottimizzazione del percorso di un robot per ridurre il consumo di energia utilizzando il calcolo parallelo.

Collaborare con altri Team

Regola e simula modelli che includono le funzionalità e i componenti avanzati dell’intera famiglia di prodotti Simscape senza dover acquistare una licenza per ogni prodotto aggiuntivo Simscape. Condividi i modelli protetti con team esterni evitando di rivelare la tua proprietà intellettuale.

I modelli Simscape Multibody possono essere condivisi con altri utenti che non hanno acquistato Simscape Multibody.

MATLAB e Simulink

Ottimizza i progetti più velocemente automatizzando le attività eseguite sull’intero modello del sistema.

Automatizzare tutte le attività con MATLAB

Usa MATLAB per automatizzare qualsiasi attività, compreso l’assemblaggio del modello, la parametrizzazione, i test, l’acquisizione dei dati e la post-elaborazione. Crea app per le attività comuni in modo da aumentare l’efficienza della tua intera azienda di progettazione.

Modello di pendolo in Simscape Multibody costruito utilizzando i comandi MATLAB.

Ottimizzare i progetti di sistema

Usa Simulink per integrare gli algoritmi di controllo, la progettazione hardware e l’elaborazione dei segnali in un unico ambiente. Applica gli algoritmi di ottimizzazione per trovare la progettazione complessiva migliore per il tuo sistema.

Cicli di sviluppo più brevi

Riduci il numero di iterazioni progettuali usando gli strumenti di verifica e convalida per garantire che i requisiti siano completi e coerenti. Assicurati che i requisiti a livello di sistema vengano soddisfatti verificandoli continuamente per tutto il ciclo di sviluppo.

Modello di bozzello e paranco con cavi vincolati in Simscape Multibody.

Funzionalità recenti

Blocco solido flessibile di ordine ridotto

Modellazione della deformazione in corpi di svariate geometrie

Forze di contatto

Modellazione del contatto tra corpi forzati insieme durante la simulazione

Oggetti KinematicsSolver

Salvataggio e caricamento di oggetti KinematicsSolver in file MAT

Blocco sensore inerziale

Misurazione delle proprietà inerziali di un gruppo di elementi rigidamente collegati di un corpo o di un intero meccanismo

Supporto limite giunto smimport

Importazione dei limiti di articolazione di modelli URDF e RigidBodyTree

Condizioni iniziali di una puleggia

Possibilità di specificare l’angolo di avvolgimento iniziale minimo di un cavo attorno a una puleggia

Guarda le note di rilascio per ulteriori informazioni su queste caratteristiche e sulle funzioni corrispondenti.

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