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Kosuke IKEDA

1Dモデリング & システムシミュレーション入門

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1Dモデリング & システムシミュレーション入門を開催します。
本シリーズでは、アーム機構の回転制御を例題として、Activateの基本操作および、Signalモデリング、Modelicaモデリング、連成シミュレーション、最適化方法を学びます。
対象のモデルはDCモータに接続されたアームを制御するものとし、シグナルブロックの制御モデル、Modelicaブロックの電気回路モデルおよびMotionSolveの機構解析を用いたアームもモデルが含まれますので、これらの接続方法を習得できます。また、Activateの最適化ブロックやHyperStudyとの連携による最適化手法も紹介します。小分けに解説動画およびモデルを配布していきますので、是非ご利用ください。

なお、本コースでは

solidThinking Activate 2017.3

HyperWorks 2017.2
を使用しています。

 

1DシミュレーションツールAltair Activate : http://solidthinking.jp/product/activate/

マルチボディソルバAltair MotionSolve : https://www.altairhyperworks.jp/product/motionsolve

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第1回です。

Signalブロックでロータ部をモデル化します。

01_rotor.zip

※ファイルのダウンロードには、必ず当フォーラムへのログインが必要となります。ログインしない状態でファイルをダウンロードすると、ファイルが存在しないといった旨のメッセージが表示されますが、実際にはログインするとダウンロードが可能になります。
 

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第4回です。

今回は角度制御のためのコントローラをモデル化します。

目標値と現在値との偏差に比例した電圧、偏差の積分、微分値に比例した電圧を入力するPID制御コントローラをSignalブロックを用いて作成します。

また、スーパーブロックのマスク機能を紹介します。マスク処理を行いますと、スーパーブロックの中が見れなくなり、パラメータのみ表示されるようになります。

04_controller.zip

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第5回です。

第3回で作成したDCモータのプラントモデルと第4回で作成したPIDコントローラモデルを組み合わせて、DCモータの角度を制御するシミュレーションを行います。

マルチウィンドウ機能を用いて、他のモデルから簡単にブロックをコピーしてモデルを作成することができます。

05_dc_motor_control.zip

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第6回です。

今回はModelicaのブロックを使用した演習です。これまでにSingalブロックでモデル化したDCモータのモデルをModelicaブロックでモデル化し直します。

Singalブロックでモデル化する場合は、微分方程式を立て、それをもとに、積分ブロック等を用いてモデル化しましたが、Modelicaブロックを用いる場合は、微分方程式を立てる必要はなく、実際のモデルイメージどおりに作成することができます。

また、最後に、SingalブロックのDCモータ、ModelicaブロックのDCモータ両者の結果が一致することを確認します。

 

Modelicaブロックを使用するには下記の記事もご参照ください。

 

 

 

06_dc_motor_modelica.zip

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第7回です。

これまで、DCモータをSignalブロック、Modelicaブロックでモデル化してきましたが、今回は、DCモータの機械部であるロータを機構解析ソルバのMotionSolveで再作成します。

再作成するメリットとしては、

・アニメーションが見られる

・複雑な機械モデルのモデル化が容易

である点があげられます。

是非、MotionSolveもあわせてご利用ください。

07_motionsolve.zip

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第8回です。

前回作成したMotionSolveのロータモデルにCo-Simulation用のインターフェースを追加します。

入力としてトルク、出力として、角度、角速度を設定します。

これにより、Activateで計算したトルクによって、MotionSolveのロータを動かすことができます。また、MotionSolveで計算した角度、角速度をActivateの計算に用いることができます。

08_motionsolve_port.zip

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第9回です。

前回作成したCo-Simulation用のインターフェース定義がされたMotionSolveのロータモデルをActivateに取り込み、動作を確認します。

今回は、Activate側09_co-simulation_test.zipから単純なステップ入力でトルクを負荷し、MotionSolveのモデルが動作することを確認します。また、Activate側からMotionSolveで計算された角度、角速度を確認します。

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第10回です。

第6回で作成したModelicaのDCモータを修正し、ロータ部をMotionSolveのロータに置き換えます。

これにより、Signalブロックで作成した制御モデル、Modelicaブロックで作成した電気回路モデル、MotionSolveでモデル化したロータモデルの連成シミュレーションが可能となります。電気で動くメカにはすべて応用可能なモデルですので、是非接続方法を習得してください。

 

当初最適化までやる予定でしたが、長くなりましたので、続きは別のスレッドで案内します。

本スレッドはこれで終了とします。おつかれさまでした。

10_co-simulation.zip

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