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協同模擬、降階建模(ROM)以及控制設計和模擬

LiveLink™ for Simulink® 可以將COMSOL Multiphysics®  Simulink® 模擬環境無縫集成,作為 MATLAB® 附加產品來使用。借助此功能,您可以執行 COMSOL Multiphysics® 模型與 Simulink® 流程圖的協同模擬。任何瞬態或穩態的 COMSOL Multiphysics® 模型都支援協同模擬。

除協同模擬以外,您還可以將 COMSOL Multiphysics® 模型降階處理為狀態空間形式,通過 MATLAB®  Simulink®  Control System Toolbox 結合使用,方便您進行控制設計和模擬。

通過協同模擬方法,COMSOL Multiphysics® 求解器可用於對動態模型進行時間積分或求解靜態模型,這意味著由 COMSOL Multiphysics® 求解器求解的大模型也可用於協同模擬。借助於 LiveLink™ for Simulink®,您可以在設計控制系統時,同時加入 COMSOL Multiphysics® 模型來考慮物理效應的影響。

 

LiveLink™ for Simulink® 應用案例

電池組的溫度控制

LiveLink™ for Simulink® 對於溫度控制模擬非常有用,電池組放電控制與熱分析 示例模型演示了這一功能。熱管理在電池建模中非常重要,通過協同模擬,可以計算電池組在放電期間的溫度分佈,其中的電池組可以通過 COMSOL Multiphysics® 及附加的電池模組進行建模。示例中的這種特殊電池組配置,在諸如滑板、玩具、無人機和醫療器械之類的可擕式設備中很常見。三維電池模型的電流在 Simulink® 中進行控制,以確保在使用過程中保持恒定的功率。

 

電池充電控制

借助 Simulink®  COMSOL Multiphysics® 協同模擬,可以對鋰離子電池進行充放電控制,鋰離子電池模型充電控制 - 一維 示例對此進行了演示。充電控制器可以防止過充電和可能產生的過電壓,因此有助於延長電池的壽命。將 COMSOL Multiphysics® 和附加的電池模組 Simulink® 中實現的控制系統結合使用,可以進行詳細的電化學模擬。該控制系統會在電池充電過程中調節電流,以防止產生過電壓;還會在放電期間控制電流,從而確保功率恒定。

 

多體動力學控制

您可以使用 Simulink® 來控制剛體或柔體 COMSOL Multiphysics® 模型,通過多體動力學模組建模的倒立擺的控制 示例演示了這一功能。該示例採用 PID 控制器來控制倒立擺的基座位置,以保持其垂直位置的穩定;並根據擺的角度在基座位置施加一個外部平衡力,以防止其下落。此外,還將擺的位置限制在一定的範圍內。

 

電磁制動器的控制

即使是 COMSOL Multiphysics® 靜態模型,您也可以通過 LiveLink™ for Simulink® 執行協同模擬,電磁制動器 示例演示了相關操作。形式最簡單的電磁制動器由一個導電材料盤和一塊永磁體組成。磁體會產生一個恒定磁場,圓盤在其中旋轉,當導體在磁場中運動時會產生感應電流,而電流產生的洛倫茲力會使圓盤的旋轉變慢。這個模型是使用“AC/DC 模組創建的,在 Simulink® 中基於感應扭矩和圓盤慣性矩來計算角速度,在 COMSOL Multiphysics® 中以三維電磁穩態研究計算感應扭矩。在這個示例中,使用 Simulink® 代替 COMSOL Multiphysics® 作為時間積分器,對角加速度進行積分以計算角速度。

MEMS 驅動

LiveLink™ for Simulink® 通過使用 COMSOL Multiphysics® 及其任意附加產品,使多物理場協同模擬成為可能,熱執行器的開關控制 教學案例說明了這一點。該模型由一個多晶矽製成的雙熱臂熱執行器組成,執行器通過熱膨脹驅動,而這種臂產生變形使得執行器位移所需的溫升則通過焦耳熱來實現。與單個冷臂相比,熱臂的膨脹更大,從而導致執行器彎曲。此外,該模型還舉例說明了如何將以下三種物理場類型進行多物理場耦合:電流、傳熱和結構力學。其中通過控制外加電流,使執行器的撓度不超過給定值。控制器的開/關操作在 Simulink® 中實現。

請注意,LiveLink™ for Simulink® 不支援與“App 開發器COMSOL Compiler COMSOL Server 一起使用。

 

軟體展示需求

每一間公司對於模擬的需求不盡相同,為了能有效地評估COMSOL MultiphysicsR軟體是否能符合您的需求,請您與我們聯繫!

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