Simscape Driveline

회전운동과 병진운동을 하는 기계 시스템을 모델링하고 시뮬레이션합니다.

 

Simscape Driveline™(이전의 SimDriveline™)은 회전운동 또는 병진운동을 하는 기계 시스템을 모델링하고 시뮬레이션하는 데 필요한 구성요소 라이브러리를 제공합니다. 웜 기어, 리드 스크류, 엔진, 타이어, 트랜스미션, 토크 컨버터 등 차량 구성품 모델이 포함되어 있습니다. 이러한 구성요소를 이용하여 헬리콥터 구동 계통, 산업용 기계류, 자동차 파워트레인, 기타 애플리케이션에서 일어나는 기계적 동력 전달을 모델링할 수 있습니다. Simscape™ 제품군에 포함된 구성요소를 활용하여 전기, 유압, 공압, 기타 다른 도메인과 통합하여 모델링 할 수 있습니다.

Simscape Driveline을 이용하여 제어 시스템을 개발하고 시스템 레벨의 성능을 테스트할 수 있습니다. 물리적 모델링 구성요소, 도메인, 라이브러리 등을 텍스트 기반으로 작성할 수 있는 MATLAB® 기반의 Simscape 언어로 사용자 지정 구성요소 모델을 생성할 수 있습니다. MATLAB 변수와 표현식을 사용하여 모델을 매개변수화하고, Simulink®에서는 물리적 시스템에 사용할 제어 시스템을 설계할 수 있습니다. Simscape Driveline은 모델을 HIL(hardware-in-the-loop) 시스템 등 다른 시뮬레이션 환경으로 배포할 수 있도록 C 코드 생성을 지원합니다.

차량 파워트레인

여객용, 오프로드, 커스텀 차량의 하이브리드, 전기구동 및 내연기관의 파워트레인을 모델링합니다.

아키텍처 평가

파워트레인 모델을 빠르게 조합하여 성능을 시스템 요구사항과 비교합니다. 배터리, 트랜스미션, 엔진, 태양전지 등을 통합하여 하이브리드 설계를 테스트합니다. 모든 조건에서 자동으로 드라이브 사이클 테스트를 수행합니다.

유성기어 세트 3개와 클러치 4개가 있는 2-모드 하이브리드 트랜스미션.

구성요소의 사이징

배기량, 기어비, 모터 크기, 배터리 용량 등을 변화시켜서 차량 레벨의 성능을 평가합니다. 손실을 고려하고 열적 효과를 반영합니다. 최적의 구성요소 조합을 찾아내서 연비와 에너지 효율을 극대화합니다

오픈 디퍼렌셜 사륜구동 차량과 리미티드 슬립 디퍼렌셜 사륜구동 차량 모델.

제어 알고리즘 설계

로직을 모델링하여 하이브리드 파워트레인(Hybrid Powertrain)의 모드 전환과 트랜스미션의 기어 선택을 다룹니다. 엔진, 모터, 액츄에이터 제어기의 안정성과 강건성을 분석합니다. 미끄럼방지장치(ABS) 및 회생제동시스템의 알고리즘을 설계합니다.

4단 변속기가 장착되고 제어기가 상태 머신으로 구현된 차량 모델

차량 트랜스미션

템플릿을 사용하거나 사용자 정의 설계를 조합하여 시스템 성능을 평가하고 트랜스미션 제어 시스템을 개발합니다.

사용자 정의 트랜스미션 모델 생성

다양한 기어비, 클러치, 원동기가 조합된 트랜스미션을 모델링합니다. 비선형성 및 노후화된 구성품의 거동이 미치는 효과도 포함합니다. 상세한 모델과 간소한 모델을 쉽게 전환하여 테스팅 속도를 높입니다.

도그 클러치를 통해 기어 사전선택이 이루어지는 듀얼 클러치 트랜스미션 모델.

열적 효과 해석

기어, 클러치 등 구성품의 온도에 따른 거동을 지정합니다. 열 네트워크에 연결하여 구성요소와 환경 사이에 일어나는 열 전달을 모델링합니다. 온도가 구성품과 시스템 레벨의 성능에 미치는 영향을 평가합니다.

열적 변수를 이용하여 열 생성이 어떻게 드라이브라인 구성요소의 효율과 온도에 영향을 미치는지 확인합니다.

손실 평가

하중, 기하학적 구조, 온도에 따라 기어에서 일어나는 손실을 지정합니다. 설계를 최적화하여 메쉬 손실과 점성 손실이 시스템 레벨 성능에 미치는 영향을 최소화합니다.

동력분기 하이브리드 트랜스미션이 장착된 차량 모델.

산업 기계

사용자 정의 모델을 이용하여 산업 기계의 하중을 결정하고 제어 시스템을 설계합니다.

요구 사항 미세 조정

동적 시험과 정적 시험을 수행하여, 다양한 시나리오에서 예상되는 기계적 하중을 검증합니다. 액추에이터와 메커니즘의 토크, 속력, 사이클 시간의 요구 사항을 결정합니다. 시스템 레벨의 요구 사항을 개별 구성요소에 매핑합니다.

모두 케이블로 연결된 4개의 풀리와 케이블 드럼으로 구성된 파워 윈도우 메커니즘.

해석 목적에 맞는 맞춤형 모델

기어, 벨트, 클러치, 브레이크, 엔진 등의 구성요소로 이루어진 메커니즘의 사용자 정의 모델을 생성합니다. MATLAB 기반 Simscape 언어를 이용하여 사용자 정의 구성요소를 모델링합니다. 비선형적 효과를 추가하거나 모델을 단순화시켜 실시간으로 시뮬레이션합니다.

자동 잠금 리드스크류와 단방향 클러치로 구성된 스테핑 메커니즘.

진동 분석

설계에 있는 샤프트에 비틀림 유연성과 횡방향 유연성을 추가합니다. 크랭크 각도 및 노이즈 기반 진원을 이용하여 진동을 유발합니다. MATLAB을 이용하여 진동이 미치는 효과를 분석하고 그러한 효과를 상쇄하기 위한 제어 시스템을 설계합니다.

헬기에서 유성기어 세트를 통해 메인 로터와 테일 로터에 동력을 공급하는 가솔린 엔진과 트랜스미션 모델.

고장 내성

고장이 발생한 경우 손실, 장비 다운타임, 설계 검증에 따른 비용 등을 최소화합니다.

고내구성 설계 생성

시간, 하중 또는 온도에 따른 조건 등 구성요소의 실패 기준을 지정합니다. 기어 톱니 마모 또는 마찰 증가 등 노후화된 구성요소의 거동을 모델링합니다. 자동으로 모델을 구성하고 고장 조건과 비교하여 설계를 효율적으로 검증합니다.

7개의 전방 기어비, 1개의 후진 기어비, 중립을 허용하는 6개의 마찰 클러치로 제어되는 유성기어 세트와 Ravigneaux 기어세트로 구성된 트랜스미션 모델.

예측 유지보수 수행

데이터를 생성하여 예측 유지보수 알고리즘을 학습시킵니다. 일반적인 시나리오 또는 드문 시나리오에서 가상 테스팅을 진행하여 알고리즘을 검증합니다. 정확한 주기의 유지보수 실행을 확인하여 가동 중지 시간과 장비 비용을 절감할 수 있습니다.

누설, 막힘, 베어링 고장이 발생하는 삼중 왕복펌프 모델

손실 최소화

기계 구성요소에 의해 소실되는 동력을 계산합니다. 구성요소가 안전 작동 영역 이내에서 작동하는지 확인합니다. 특정 이벤트와 테스트 시나리오 세트, 프로세스 이후 결과를 MATLAB에서 자동으로 시뮬레이션합니다.

전동기와 내연기관의 동력이 병렬로 적용된 병렬 하이브리드 트랜스미션 모델.

가상 테스트

하드웨어 시제품으로는 쉽게 테스트할 수 없는 조건에서 시스템 거동을 확인합니다.

추가 시나리오 테스트

MATLAB을 사용하여 변형품을 선택하고 환경적 조건을 설정하며, 실험계획법 준비함으로써 테스팅을 위한 모델을 자동으로 구성합니다. 클러치가 포함된 시스템을 빠르게 시뮬레이션할 수 있도록 파티셔닝 로컬 솔버를 이용합니다. 멀티코어 데스크탑 또는 클러스터에서 병렬로 테스트 세트 또는 파라미터 스위핑을 실행합니다.

트랜스미션과 디퍼렌셜 2개를 통해 바퀴 4개 모두와 엔진이 직접 연결된 차량 모델.

정확한 거동 예측

선형 방정식, 비선형 방정식, 이벤트 기반 로직을 이용하여 기어와 클러치의 거동을 모델링합니다. 자동으로 파라미터를 튜닝하여 측정된 데이터와 일치시킵니다. 정밀한 결과가 나오도록, Simulink에서 스텝 크기와 허용오차를 자동으로 제어하십시오.

Ravigneaux 기어 블록과 마찰 클러치 5개를 이용하여 모델링한 4단 변속 트랜스미션

분석 자동화

많은 드라이브 사이클에 걸쳐 설계를 시험하여 시스템 효율을 평가하십시오. FFT를 계산하여 설계에서 일어나는 진동을 분석하십시오. MATLAB을 이용하여 시뮬레이션 실행과 결과 후처리를 자동화하십시오.

스퍼 기어 트레인, 웜 기어, 체인 드라이브로 구성된 기계적 드라이브 트레인을 통해 구동되는 2개의 슬릿 롤러가 있는 금속판 피더 모델.

모델 배포

임베디드 컨트롤러 테스팅 등 개발 과정 전체에 걸쳐 모델을 사용합니다.

하드웨어 시제품을 제작하지 않고 테스트

Simscape Driveline 모델을 C 코드로 변환하여 dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT 등 실시간 시스템에 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트를 함으로써 임베디드 제어 알고리즘을 테스트합니다.  양산 시스템의 디지털 트윈을 이용하여 구성 테스트를 하여 가상 시운전을 수행합니다.

전기 자동차에 사용되는 유체냉각식 영구자석 동기모터 모델.

최적화 가속

Simscape Driveline 모델을 C 코드로 변환하여 시뮬레이션 속도를 높이십시오. 컴퓨팅 클러스터 또는 클라우드의 단일 컴퓨터, 다중 컴퓨터에서 멀티 코어에 시뮬레이션을 배포하여 병렬로 테스트를 실행하실 수 있습니다.

기어가 달린 샤프트로 구동되고 더블 슈 브레이크로 제어하는 윈치 모델. 

다른 팀과 협업

Simscape 애드온 제품은 각각의 라이선스를 구매하지 않고, 전체 Simscape 제품군의 최신 구성요소와 기능이 포함된 모델을 튜닝하고 시뮬레이션하십시오. IP 노출을 피하기 위해 외부 팀과 보호 모델 공유.

유압으로 제어되는 클러치를 통해 부하를 조절하는 이 엔진 모델에는 기계 시스템과 유압 시스템이 통합되어 있습니다.

Simscape 플랫폼

통합 문제를 식별하기 위해 단일 시뮬레이션 환경에서 테스트.

시스템 전체를 모델링

단일 환경에서 전기, 마그네틱, 열, 기계, 유압, 공압, 기타 시스템을 통합하여 테스트합니다. 통합 문제를 조기에 식별하고 시스템 레벨의 성능을 최적화합니다.

사용자 정의 모델 생성

원하는 분석을 위한 적절한 충실도를 가진 사용자 정의 구성요소를 생성하기 위해 MATLAB 기반 Simscape 언어를 사용하십시오. 재사용 가능하고 매개변수화된 어셈블리와 모듈형 인터페이스를 구축하여 효율을 높이십시오

불균형 암(Arm)을 가진 엔드 이펙터의 배향을 제어하는 매니퓰레이터 모델.

설계 팀과의 협업

소프트웨어 프로그래머와 하드웨어 디자이너가 실행 가능한 전체 시스템 사양을 갖고 설계 과정 초기에 협업할 수 있도록 하십시오. 전반적인 설계 과정 동안 시뮬레이션을 이용하십시오

스프링과 댐퍼로 표현된 로프를 이용하여 중량을 들어 올리는 유체역학적 호이스트(Hoist) 모델 .

MATLAB 및 Simulink

시스템 모델 전체에 수행하는 과제를 자동화시킴으로써 더 빠르게 설계를 최적화합니다.

MATLAB으로 어떠한 과제도 자동화

모델 조합, 매개변소화, 테스팅, 데이터 수집, 후처리 등을 MATLAB으로 자동화하십시오. 전체 엔지니어링 조직 효율을 개선하기 위한 공통 작업용 앱을 작성하실 수 있습니다.

기어와 클러치를 사용하고 MATLAB 변수로 매개변수화하여 파라미터 스위핑이 가능하도록 하여 모델링한 리미티드 슬립 디퍼렌셜.

시스템 설계 최적화

Simulink를 사용하여 제어 알고리즘, 하드웨어 설계, 신호 처리를 하나의 환경에서 통합하십시오. 시스템의 최적 설계 방안을 찾기 위해 최적화 알고리즘을 적용하실 수 있습니다.

연비 최적화 연구에 사용하기 위한 직렬 하이브리드 트랜스미션 모델.

개발 주기 단축

확인 및 유효성 검사 툴을 이용하여 설계 반복 횟수를 줄임으로써 요구 사항이 완전하고 일관되도록 합니다. 개발 주기 전체에 대한 지속적인 검증을 통해 시스템 수준 요구 사항 충족을 보장합니다.

후진 기어가 달린 5단 변속 트랜스미션 모델.

최신 기능

소스 코드 접근

Simscape Driveline 블록의 소스 코드 보기

브레이크 및 클러치 블록 포트 파라미터

블록 파라미터 설정을 사용하여 열 포트 및 파라미터 노출

이상적인 벨트 모델

벨트 풀리 및 벨트 드라이브 블록의 슬립 무시

클러치 기계식 액추에이션 포트

기계 연결을 통해 클러치 액추에이터 연결

여러 속성을 갖는 유연한 축

가변 지름, 경직성 및 감쇠를 사용하여 유연한 축 모델링

이 기능과 그에 상응하는 함수에 대한 세부 정보는릴리스 정보를 참조하십시오.

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