用于机电系统设计的MATLAB、Simulink和Simscape

设计、优化和验证机电一体化系统

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开发机电系统需要将物理子系统与控制系统和嵌入式软件集成。工程师使用基于模型的设计从最初开发到生产，对多学科机电系统进行建模、仿真和验证。

使用MATLAB、Simulink和Simscape，您可以：

  • 理解从算法设计到电厂行为的复杂系统交互
  • 通过与多个团队并行工作加快开发
  • 预测和优化系统性能
  • 提高机电系统的质量，并使用更少的硬件原型进行测试
  • 通过从仿真模型中自动生成代码来消除手动编码错误
  • 保持从需求到设计到代码的可追溯性
  • 将设计模型重新用作可操作的数字双胞胎

“使用Simulink进行基于模型的设计使我们能够开发仿生操作助手和其他机电设计所需的复杂气动控制。使用Simullink PLC编码器，现在从设计到产品更容易。”

Rüdiger Neumann博士，费斯托

建模

使用Simscape开发系统或组件级模型，以表示电气、机械或流体领域中系统的物理部分。从现有CAD文件导入设计，以可视化3D物理组件和SPICE子电路，从而结合制造商的特定行为。通过仿真优化系统性能并在开发早期检测集成错误。重新利用仿真模型进行虚拟调试或操作数字双胞胎.
Simscape入门

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控制设计和监控逻辑。

控制设计和监控逻辑

将非线性物理模型线性化，以开发具有线性控制技术的闭环控制系统，如Bode图或根轨迹，或使用高级控制策略，如模型预测控制或鲁棒控制。利用预先构建的功能和交互式工具自动调整和优化控制器，以满足系统的性能要求和稳定性约束。分析时域和频域中的关键性能和稳定性特征，如超调量、上升时间、相位裕度和增益裕度。

开发和验证用于监控和错误处理的状态机。在监控逻辑执行时，使用图形动画来分析和调试监控逻辑，以识别潜在的设计错误。

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硬件在环测试和快速控制原型

使用快速控制原型（RCP）优化算法，为生产环境做好准备。使用工厂和环境模型的硬件在役（HIL）模拟来减少物理原型。在Speedgoat硬件上运行实时仿真，并在MATLAB中分析结果，以提高机电系统的性能。

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生产代码生成。

生产代码生成

通过自动生成优化的C、C++、IEC 61131-3（结构化文本和梯形图）、CUDA，消除手动编码错误®、Verilog®或直接从MATLAB和Simulink中获取VHDL代码。利用浮动和定点设计工具来研究性能权衡。将生成的独立于硬件的代码集成到您的PLC平台集成开发环境（IDE）用于在实时硬件上部署和在线调试。

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验证和确认

在模型中编写、导入和管理需求，以保持设计、测试和生成代码之间的可追溯性。证明设计满足需求，自动生成模型覆盖的测试用例，并使用正式测试方法在整个开发过程中提高设计质量。使用形式化方法和静态分析检查模型和代码的符合性。通过静态代码分析查找错误并证明不存在关键运行时错误。生成必要的报告和工件，以证明符合行业标准，例如IEC 61508、ISO 26262和DO-178.

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