运动系统仿真在许多方面都有回报

2001年8月控制工程文章《运动仿真》在线增刊。

Frank J. Bartos,控制工程 二一年八月一日

年代软件无处不在。也许没有哪个部门比产品设计更能体现这一点,今天所有的工业产品基本上都是在计算机辅助设计(CAD)工具的帮助下实现的。然而,许多产品,特别是那些涉及复杂运动的产品,需要对设计的工作效果进行更详细的审查。

这就是模拟软件发挥作用的地方。仿真可以在建立物理模型之前提供产品或机器的“虚拟原型”。模拟还可以减少昂贵的物理测试- - - - - -虽然不能完全消除它。

在主要文章中讨论了运动系统仿真的其他几个好处。通过软件进行模拟还可以帮助维护人员升级可用于维护设备的文档。软件中的动画和爆炸视图格式提供了有价值的指导。产品经理Aaron Kelly说SolidWorks集团。(康科德,质量。www.solidworks.com),“在太空中飞行的零件”从爆炸视图模拟中“可能值得许多页复杂的服务说明。”

仿真软件的市场也在不断增长。Daratech Inc .)(剑桥。质量。www.daratech.com)- - - - - -一家专门从事CAE和相关软件领域的市场研究和技术评估公司- - - - - -2001年,虚拟样机和模拟的市场价值为13亿美元。这比2000年增长了19.2%。Daratech说,推动这一增长的是制造商迫切需要缩短产品周期和上市时间,同时提高产品质量以减少召回和保修费用,同时降低产品开发成本。

为了帮助定义虚拟样机的发展角色,Daratech将举办一个关于这个主题的会议。定于2001年10月29日至30日在密歇根州诺维市举行。, daratechIPS2001:智能原型策略,也将关注物理和虚拟原型之间的相互作用,以及在这些领域投资的商业和技术问题。有关会议的更多信息,请访问该公司网站,或咨询Daratech (inc .)营销执行副总裁Tom Greaves。tom@daratech.com).

供应商多,合作伙伴多

主要文章中提到的六家公司代表了机械系统和运动仿真软件的核心供应商。其他公司也提供这个动态市场,各种公司之间存在许多合作伙伴关系和联盟。这是其他供应商的样品。

PTC(列车自动控制系统)(李约瑟,质量。www.ptc.com)提供Pro/Mechanica作为“功能模拟解决方案家族”。运动仿真包- - - - - -三个可用的软件包之一- - - - - -允许设计师和工程师评估和优化运动组件的运动学和动态性能。每个模拟包包括Pro/Mechanica Foundation,配置为独立应用程序或集成选项到公司的主要产品开发软件Pro/Engineer。

波音公司。(西雅图,华盛顿州。www.boeing.com/easy5)已经将一个名为Easy5的软件包商业化,该软件包包括仿真和虚拟原型,以及控制系统设计和分析。Easy 5包含一组广泛的预定义建模块,可简化和加快仿真过程。建模模块(据说有数百个)可用于液压,热,气动,汽车发动机/动力系统,机械,电气和控制系统应用。波音公司提供免费的演示CD和用户指南。

动态分析设计系统(DADS)是另一个用于多体机械系统仿真的软件包。DADS是…的产物LMS国际(比利时鲁汶www.lmsintl.com)。该软件通过1998年收购美国CADSI公司(现在是LMS CAE部门的一部分)转移到LMS。DADS的功能包括动态、运动学、静态和逆动态分析,超越了CAD软件中更简单的模拟。DADS具有广泛的应用,其中包括汽车,发动机和航空航天解决方案。

Lumeo Motion是一个软件模块Lumeo软件公司(Espoo, Finland www.lumeosoftware.fi)旨在模拟刚体多体系统的运动动力学。据报道,该软件提供了对设计概念的快速交互式分析,而系统或子系统则根据物理定律进行移动。用户在相关的CAD软件中定义几何形状、材料和质量属性、初始力等。

VisSim/Motion是视觉解决方案公司(VSI,马萨诸塞州韦斯特福德)www.vissim.com),通过使用40个内置运动块简化运动/运动控制系统建模和仿真。运动控制模块库包括电机、放大器、动态负载、编码器、传感器、控制器等。根据VSI的说法,用户选择并连接元件,然后运行模拟,只需按下一个按钮就可以看到系统的行为。教程描述了如何用交流感应和直流无刷电机建模和模拟运动控制系统。VisSim/Motion基于VSI的核心软件产品VisSim。

其他模拟

存在的软件范围建模,分析,并为运动系统产品提供图形设计解决方案。这些工具包括适用于机器人机构、电路、磁路、电机和驱动器等项目的“分析型”仿真。以下是这些软件工具的示例。

可以从Ansoft宾夕法尼亚州匹兹堡(Pittsburgh)。www.ansoft.com), simplover是一个仿真软件包,可以帮助设计复杂的电力电子和驱动系统。用户可以选择三种建模语言:电路、框图和状态机。动画符号有助于在仿真过程中可视化系统状态。西美克有限公司(德国开姆尼茨www.simec.com),它现在是Ansoft Corp.的一部分,开发了simplover软件。

另一个用于分析/模拟电机驱动电力电子的软件示例是来自仿真研究(荷兰莱茵河畔阿尔芬www.caspoc.com).Caspoc在多个分析级别(组件、电路和系统)上工作,分别适用于电机及其负载、电源和控制算法的建模。

Infolytica集团。(蒙特利尔,魁北克,加拿大www.infolytica.com)提供MagNet 6,这是一种使用2D和3D求解器进行低频设备电磁模拟的软件工具。典型的应用包括各种电动机(感应、开关磁阻、有刷直流和无刷直流)、执行器、悬浮系统、磁轴承、扬声器和机电激振器。对于高频设备,还可以使用一种名为FullWave的3D工具。

格拉斯哥大学(苏格兰)的SPEED实验室开发了一系列软件工具,据说可以提供各种电动机的快速交互设计和性能计算。设计仿真采用经典理论和等效电路模型。四个独立的SPEED模块地址无刷永磁(PM)电机/发电机和PM自同步机;开关磁阻电动机/发电机;交流感应电动机;和PM直流电机。Motorsoft Inc.(黎巴嫩,O. www.motorsoft.net)在美国独家分销SPEED软件

在网上?

正如在主要文章中所提到的,在线模拟并不令人惊讶。软件的其他领域在互联网上也有很大的发展空间。然而,在实现基于web的仿真时存在一些特殊的限制。

在网络上运行软件时,最重要的是安全问题。这包括CAD文件的暴露,在现实模拟的基础上,以及相关的设计细节,产品的物理和材料属性等。设计数据是受到严密保护的公司财产。

在互联网上进行模拟的实用性也取决于部件或系统的复杂性。模型文件可能变得非常大,使它们的处理和移动变得复杂。模型文件的大小带来了网络问题,并且很可能将web服务器远程定位到用户的站点。这反过来又带来了保护驻留在外部服务器上的设计数据和模型信息的问题。

毫无疑问,随着时间的推移,这些问题将得到适当的听取和辩论。用户和市场的接受程度将决定在线软件模拟的程度。

评论?电子邮件fbartos@cahners.com