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LiveLink™ for Simulink®

Integration von COMSOL Multiphysics® in Simulink® mit LiveLink™ for Simulink®

LiveLink™ for Simulink® verbindet COMSOL Multiphysics® mit der Simulationsumgebung Simulink®, die als Zusatz zur technischen Rechensoftware MATLAB® verfügbar ist. Mit dieser Funktionalität können Sie die Kosimulation von COMSOL Multiphysics®-Modellen und Simulink®-Diagrammen durchführen. Jedes zeitabhängige oder statische COMSOL Multiphysics®-Modell kann für die Kosimulation verwendet werden.

Zusätzlich zur Kosimulation können Sie Zustandsraumdarstellungen reduzierter Ordnung von COMSOL Multiphysics®-Modellen exportieren. Sie erleichtern den Regelungsentwurf und die Simulation mit MATLAB® in Kombination mit entweder Simulink® oder der Control System Toolbox™.

Beim Kosimulationsansatz werden die COMSOL Multiphysics®-Löser verwendet, um dynamische Modelle zeitlich zu integrieren oder statische Modelle zu lösen. Das bedeutet, dass große Modelle, die von den COMSOL Multiphysics®-Lösern gelöst werden können, in Kosimulationen verwendet werden können. Sie können LiveLink™ for Simulink® für den Entwurf von Regelungssystemen verwenden, die beliebige COMSOL Multiphysics®-Modelle mit beliebigen Kombinationen aus Physik und Gleichungen verwenden.

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Ein Screenshot der COMSOL Multiphysics Benutzeroberfläche mit einem Akkupack-Modell im Hintergrund und ein Screenshot der Simulink Benutzeroberfläche mit der entsprechenden Cosimulation im Vordergrund.
Ein LiveLink for Simulink-Kosimulationsdiagramm und eine Einblendung der COMSOL Multiphysics-Benutzeroberfläche mit einem Akku-Pack-Modell im Grafikfenster.

Temperaturregelung eines Akkupacks

LiveLink™ for Simulink® ist nützlich für die Simulation der Temperaturregelung, wie im Beispielmodell mit der Bezeichnung Battery Pack Discharge Control with Thermal Analysis gezeigt wird. Das Thermomanagement ist bei der Akkumodellierung wichtig. Die Kosimulation berechnet die Temperaturverteilung in einem Akkupack während der Entladung. Das Akkupack wird in COMSOL Multiphysics® und dem Battery Design Module modelliert. Diese spezielle Akkupack-Konfiguration ist in tragbaren Geräten wie Skateboards, Spielzeug, Drohnen und medizinischen Geräten üblich. Der elektrische Strom des 3D-Akkumodells wird in Simulink® gesteuert, um eine konstante Leistung während der Benutzung zu gewährleisten.

Steuerung der Mehrkörperdynamik

Steuern Sie Ihre COMSOL Multiphysics® Modelle starrer oder flexibler Körper von Simulink® aus. Dies wird in dem Beispiel Control of an Inverted Pendulum demonstriert, welches mit dem Multibody Dynamics Module modelliert wurde. In diesem Beispiel wird ein PID-Regler zur Regelung der Grundposition eines umgekehrten Pendels verwendet, um seine vertikale Position stabil zu halten. Eine externe Ausgleichskraft wird in der Grundposition in Abhängigkeit vom Winkel des Pendels aufgebracht, um ein Herunterfallen des Pendels zu verhindern. Außerdem wird die Position des Pendels innerhalb eines festgelegten Bereichs eingeschränkt.

Ein LiveLink for Simulink-Kosimulationsdiagramm im Vordergrund und ein 1D-Plot im Hintergrund.
Ein LiveLink for Simulink-Kosimulationsdiagramm und eine Einblendung der COMSOL Multiphysics-Benutzeroberfläche mit einem Magnetscheibenbremsenmodell im Grafikfenster.

Steuerung einer Magnetbremse

Sie können eine Kosimulation mit LiveLink™ for Simulink® durchführen, auch wenn das COMSOL Multiphysics®-Modell statisch ist. Dies wird am Beispiel der Magnetic Brake demonstriert. Eine Magnetbremse besteht in ihrer einfachsten Form aus einer Scheibe aus leitfähigem Material und einem Permanentmagneten. Der Magnet erzeugt ein konstantes Magnetfeld, in dem sich die Scheibe dreht. Wenn sich ein Leiter in einem Magnetfeld bewegt, induziert er Ströme und die Lorentz-Kräfte aus den Strömen bremsen die Scheibe ab. In diesem Modell, das mit dem AC/DC Module erstellt wurde, wird die Winkelgeschwindigkeit in Simulink® basierend auf dem induzierten Drehmoment und dem Trägheitsmoment der Scheibe berechnet. Das induzierte Drehmoment wird in COMSOL Multiphysics® als eine elektromagnetische statische 3D-Studie berechnet. In diesem Beispiel wird Simulink® anstelle von COMSOL Multiphysics® als Zeitintegrator verwendet und integriert die Winkelbeschleunigung, um die Winkelgeschwindigkeit zu berechnen.

MEMS-Betätigung

LiveLink™ for Simulink® ermöglicht die Multiphysik-Kosimulation durch Verwendung von COMSOL Multiphysics® und beliebigen Zusatzprodukten. Dies wird durch das Beispiel namens On/Off Control of a Thermal Actuator veranschaulicht. Das Modell besteht aus einem thermischen Zwei-Heißarm-Aktor aus Polysilizium. Der Aktor wird durch thermische Ausdehnung aktiviert. Die Temperaturerhöhung, die zur Verformung der beiden Heißarme und damit zur Verschiebung des Aktors erforderlich ist, wird durch Joulesche Erwärmung erreicht. Die größere Ausdehnung der heißen Arme im Vergleich zum einzelnen kalten Arm verursacht eine Biegung des Aktors, und das Modell veranschaulicht eine multiphysikalische Kombination von drei physikalischen Phänomenen: elektrische Ströme, Wärmetransport und Strukturmechanik. Der angelegte Strom wird so gesteuert, dass die Auslenkung des Aktuators einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Der Ein/Aus-Regler ist in Simulink® implementiert.

Beachten Sie, dass LiveLink™ for Simulink® für die Verwendung mit dem Application Builder, COMSOL Compiler™ oder COMSOL Server™ nicht unterstützt wird.

Ein LiveLink for Simulink-Kosimulationsdiagramm und eine Einblendung der COMSOL Multiphysics-Benutzeroberfläche mit einem thermischen Zwei-Heißarm-Aktuatormodell im Grafikfenster.

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