WikiDer > EcosimPro

EcosimPro
EcosimPro
EcosimPro в схематическом виде, используется для создания графических моделей
EcosimPro в схематическом виде, используется для создания графических моделей
Стабильный выпуск
5.6.0 / декабрь 2016 г.; 3 года назад (2016-12)
Предварительный выпуск
5.4.19 / октябрь 2015 г.; 5 лет назад (2015-10)
Операционная системаМайкрософт Виндоус
Интернет сайтwww.ecosimpro.com

EcosimPro инструмент моделирования, разработанный Empresarios Agrupados A.I.E для моделирования простых и сложных физических процессов, которые могут быть выражены в терминах Дифференциально-алгебраические уравнения или же Обыкновенные дифференциальные уравнения и Дискретное моделирование событий.

Приложение работает на различных Майкрософт Виндоус платформ и использует собственную графическую среду для проектирования моделей.

Моделирование физических компонентов основано на языке EcosimPro (EL), который очень похож на другие традиционные Объектно-ориентированного программирования[1] языков, но достаточно мощный, чтобы моделировать непрерывные и дискретные процессы.

В этом инструменте используется набор библиотек, содержащих различные типы компонентов (механические, электрические, пневматические, гидравлические и т. Д.), Которые можно повторно использовать для моделирования любого типа системы.

Он используется в ESA для анализа силовых установок.[2] и является рекомендуемым инструментом анализа ESA для систем ECLS.[3][4]

Происхождение

Проект EcosimPro Tool начался в 1989 году на средства Европейское космическое агентство (ЕКА) и с целью моделирования систем экологического контроля и жизнеобеспечения пилотируемых космических кораблей,[4] такой как Гермес шаттл.Мультидисциплинарный характер этого инструмента моделирования привел к его использованию во многих других дисциплинах, включая механику жидкости, химическую обработку, управление, энергию, движение и динамику полета. Эти сложные приложения продемонстрировали, что EcosimPro очень надежен и готов к использованию во многих других областях.

Язык моделирования

Примеры кода

Дифференциальное уравнение
Чтобы ознакомиться с использованием EcosimPro, сначала создайте простой компонент для решения дифференциального уравнения. Хотя EcosimPro предназначен для моделирования сложных систем, его также можно использовать независимо от физической системы, как если бы он был решателем простых уравнений. Пример в этом разделе иллюстрирует этот тип использования. Он решает следующее дифференциальное уравнение, чтобы ввести задержку для переменной Икс:

что эквивалентно

куда Икс и у имеют временную зависимость, которая будет определена в эксперименте. Тау данные, предоставленные пользователем; мы будем использовать значение 0,6 секунды. Это уравнение вводит задержку в Икс переменная относительно у со значением тау. Чтобы смоделировать это уравнение, мы создадим Компонент EcosimPro с уравнением в нем.

Компонент, моделируемый в EL, выглядит следующим образом:

КОМПОНЕНТ Equation_test ДАННЫЕ REAL tau = 0,6 "время задержки (секунды)" DECLS REAL x, y CONTINUOUS y '= (x - y) / tauEND КОМПОНЕНТ

Маятник
Одним из примеров прикладного исчисления может быть движение идеального маятника (без учета трения). У нас будут следующие данные: сила тяжести «g»; длина маятника «L»; и масса маятника «M». В качестве переменных, которые необходимо вычислить, мы будем иметь: декартово положение маятника «x» и «y» в каждый момент времени и натяжение проволоки маятника «T». Уравнения, которые определяют модель, будут следующими:

- Проецируя длину кабеля по декартовой оси и применяя теорему Пифагора, получаем:

Разлагая силу в картезианах, мы получаем

и

Чтобы получить дифференциальные уравнения, мы можем преобразовать:

и

(Примечание: - первая производная от положения, равная скорости. - вторая производная от положения и равна ускорению)

Этот пример можно найти в библиотеке DEFAULT_LIB как «pendulum.el»:

Моделирование маятника с EcosimPro
КОМПОНЕНТНЫЙ маятник "Пример маятника" DATA REAL g = 9.806 "Гравитация (м / с ^ 2)" REAL L = 1. "Долгота маятника (м)" REAL M = 1. "Масса маятника (кг)" DECLS REAL x "Маятник Положение X (м) "REAL y" Положение маятника Y (м) "REAL T" Сила натяжения каната маятника (Н) "НЕПРЕРЫВНЫЙ x ** 2 + y ** 2 = L ** 2 M * x '' = - T * (x / L) M * y '' = - T * (y / L) - M * gEND КОМПОНЕНТ

Последние два уравнения соответственно выражают ускорения: Икс'' и y ’’, по осям X и Y

Возможности математики

  • Символьная обработка уравнений (например, вывод и т. Д.)
  • Надежные решатели для нелинейных и DAE-систем: DASSL,[5] Ньютон-Рафсон [6][7]
  • Мастера математики для:
    • Определение граничных условий
    • Решение алгебраических петель
    • Уменьшение проблем DAE с высоким индексом [8]
  • Умные математические алгоритмы на основе теории графов для минимизации количества неизвестных переменных и уравнений
  • Мощный обработчик дискретных событий для остановки моделирования при возникновении события

Приложения

EcosimPro используется во многих областях и дисциплинах. В следующих параграфах показано несколько приложений.

  • Контроль: Эта библиотека предоставляет компоненты для представления контуров управления, включая типичные контроллеры P, PI и PID, сигнальные процессоры и т. Д.
  • Турбореактивный: Библиотека моделирования турбинных реакторов. С такими компонентами, как турбины, форсунки, компрессоры, горелки и т. Д.
  • ECLSS: Полная библиотека компонентов была разработана для моделирования сложных условий окружающей среды для пилотируемых космических кораблей.[4]
  • ESPSS: Стандартный набор библиотек с компонентами и функциями для моделирования двигательных систем ракет-носителей и двигательных систем космических кораблей.[2]
  • Термический: Эта библиотека содержит компоненты, необходимые для разработки тепловых моделей с сосредоточенными параметрами, то есть диффузные тепловые узлы, граничные тепловые узлы, линейные теплопроводники и радиационные теплопроводники.
  • Энергия: В области энергетики EcosimPro использовался в различных приложениях, таких как тепловые балансы (Thermal_Balance), гидравлические системы (инструмент для трубопроводных сетей), расплавленные карбонатные и щелочные топливные элементы и т. Д.
  • Криогеника: Моделирование больших криогенных систем, например, на ЦЕРН.[9]
  • Другие:
    • Очистка воды
    • Обработка отходов
    • Агропродовольственные биотехнологические процессы
    • И Т. Д.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бертран Мейер (1997). Создание объектно-ориентированного программного обеспечения (2-е изд.). Прентис Холл. ISBN 0-13-629155-4.
  2. ^ а б Армин Иссельхорст (июль 2010 г.). Моделирование HM7B с помощью ESPSS Tool на верхней ступени Ariane 5 ESC-A (PDF). 46-я Совместная конференция и выставка по двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE. AIAA. Получено 6 мая, 2011.[постоянная мертвая ссылка]
  3. ^ «ESA: Программное обеспечение для термического анализа - EcosimPro». Европейское космическое агентство.
  4. ^ а б c Даниэле Лаурини; Алан Тиркеттл; Клаус Бокстахлер (май 1999 г.). "ЕКА: Поддерживая жизнь" (PDF). Европейское космическое агентство.
  5. ^ Линда Р. Петцольд (1982). Описание DASSL: решатель дифференциальных / алгебраических систем SAND82-8637.
  6. ^ П. Деуфлхард (2004). Методы Ньютона для нелинейных задач. Аффинная инвариантность и адаптивные алгоритмы. Берлин: Springer. ISBN 3-540-21099-7.
  7. ^ W. H. Press; Б. П. Фланнери; С. А. Теукольский; В. Т. Веттерлинг (1992). Числовые рецепты на языке C: искусство научных вычислений. Издательство Кембриджского университета. п. и 9,6 [http://www.nrbook.com/a/bookcpdf/c9-6.pdf. ISBN 0-521-43108-5.
  8. ^ C Pantelides (март 1988 г.). «Последовательная инициализация дифференциально-алгебраических систем». SIAM J. Sci. Статист. Comput. 9: 213–231. Дои:10.1137/0909014.
  9. ^ Б. Браду; П. Гайе; С.И. Никулеску (2007). «Динамический тренажер для крупномасштабных криогенных систем». (PDF). 6-й Конгресс EUROSIM по моделированию и симуляции. Любляна, Словения. Архивировано из оригинал (PDF) 7 июля 2011 г.. Получено 6 мая, 2011.

внешняя ссылка