1. Simscape

Simscape je vysoko výkonný softvérový balík, ktorý rozširuje Simulink o nástroje určené pre modelovanie a simuláciu základných fyzikálnych systémov. Vo všeobecnosti sa jedná o nadstavbový balík pre modelovanie fyzikálnych viazaných systémov.

Simcape Multibody poskytuje prostredie pre simuláciu 3D mechanických systémov, ako sú roboty, pruženie a zavesenie kolies automobilov a mechanizmov. V Siscape Multibody je možné modelovať multibody systémy použitím blokov reprezentujúcich telesá (bodies), väzby (joints), obmedzenia, ako aj elementy síl a momentov.

Simscape Multibody rieši systém diferenciálnych rovníc pohybu kompletného mechanického systému. Výhodou je možnosť importovať kompletnú geometriu tohto mechanické systému v podobe CAD zostavy, obsahujúcej informáciu o všetkých telesách (hmotách a zotrvačných účinkoch), väzbových spojeniach a 3D geometrie, ktorá je naimportovaná do výslednú modelu. Po vyriešení pohybu je možné daný pohyb vizualizovať v podobe animácie.

SimScape Multibody dovoľuje vytvoriť riadiace systémy a testovacie prostredie pre výkonnosť systému. Takisto je možné parametrizovať svoje modeli použitím zadefinovaných premenných a výrazov v Matlabovských skriptoch, a navrhnúť tak systém viazaných telies v Simulinku. Navyše je možné integrovať hydraulický, elektrický, pneumatický a iný typ fyzikálnych systémov to daného modelu použitím komponentov Simscape produktov.

1.1 Otvorenie Simscape multibody model template

Začať pracovať s novým SimScape Multibody modelom je možné priamo z Matlabu, zadaním príkazu smnew. Funkcia smnew otvorí SimScape multibody knižnicu a šablónu pre vytvorenie multibody systému so základnými blokmi. Nasledujúci obrázok zobrazuje takúto šablónu.

Ako je možné zo šablóny základného modelu, tak každý Multibody model v Simscape musí obsahovať bloky Solver Configuration, World Frame, ktorý predstavuje globálny súradný systém a blok Mechanical Configuration, v ktorom definujeme vplyv gravitácie. Táto môže byť definovaná, ako konštantná, vektorom gravitačného zrýchlenia, prípadne neuvažovaná, ale takisto časovo premenlivá ( time-varying), v tomto prípade sa na vstupe bloku Mechanism configuration zobrazí vstupný port, na zadefinovanie signálu.

Šablónu modelu Multibody Simscape, je takisto možné otvoriť z ponukového menu Matlabu, po zvolení možnosti Open New Model

1.2 Model jednoduchého člena

Mechanické telesá sú základné stavebné bloky pre tiahla, mechanizmy a stroje. Príkladom takéhoto mechanického telesa môže byť napr. jednoduché kyvadlo. Na príklade jednoduchého kyvadla si ukážeme princíp tvorby geometrie , prácu so súradnými systémami a animáciu pohybu.

Na tvorbu geometrie je možné vyžiť konštrukčné bloky, ktoré sa nachádzajú v knižnice Body elements.

Objekt Graphic predstavuje parametrizovaný grafický objekt, ktorý je možné pridať do mechanického modelu. Tvar tohto objektu môže byť guľa (sphere), kocka (cube) alebo súradný systém (frame). Pre každý objekt je možné nastaviť jeho veľkosť pixeloch, zvoliť vizuálne vlastnosti pre zobrazenie Visual Properties, farbu zobrazenia (Color) a takisto priehľadnosti (Opacity). Objekt takto vytvorený, je len grafickým objektom, nie telesom vytváraného mechanického systému.