Правила, которым необходимо следовать при построении физической модели с помощью Simscape™ программного обеспечения, описаны в разделе Основные принципы моделирования физических сетей. В этом разделе кратко рассматриваются эти правила.
Создайте физическую модель, используя комбинацию блоков из библиотек Simscape Foundation и Utilities. Программное обеспечение Simscape позволяет создать сетевое представление проектируемой системы на основе подхода «Физическая сеть». В соответствии с этим подходом каждая система представлена как состоящая из функциональных элементов, взаимодействующих друг с другом путем обмена энергией через их порты.
Каждая схема Simscape (или каждая топологически отдельная физическая сеть в схеме) должна содержать блок конфигурации решателя из библиотеки Simscape Utilities.
Для моделирования жидкостной системы укажите рабочую жидкость для каждой топологически отдельной цепи, как описано в разделе Определение рабочей жидкости.
Чтобы подключить обычные блоки Simulink ® (например, источники или области) к физической схеме сети, используйте блоки преобразователей, как описано в разделе Использование портов физических сигналов .
Используйте подход инкрементного моделирования. Начните с простой модели, запустите и устраните неполадки, а затем добавьте нужные спецэффекты. Например, можно начать разработку системы с помощью блока Pipe (IL) из библиотеки Foundation, который учитывает только потери на трение и сжимаемость жидкости. Если также необходимо учитывать инерцию жидкости, можно включить этот эффект после того, как упрощенная модель будет работать так, как ожидалось. На более позднем этапе разработки может потребоваться учесть другие эффекты, такие как соответствие стенки трубы, различные геометрии поперечного сечения, отметка или кривизна. Затем можно заменить блок библиотеки Foundation одним из блоков, доступных в библиотеках блоков Simscape Fluids™, таких как Труба (IL), Частично заполненная труба (IL) или Изгиб трубы (IL). Для всех этих различных математических моделей конфигурация элементов (то есть количество и тип портов и связанные переменные сквозной и поперечной) останется прежней, что означает, что подход физической сети позволяет заменять модели различных уровней сложности без внесения каких-либо изменений в схему.
Блоки Simscape, как правило, имеют как порты Conserving, так
и порты ввода и вывода физических сигналов.
К портам Conserving применяются следующие правила:
На блок-схемах Simscape используются различные типы портов Physical Conserving, такие как гидравлические, электрические, механические поступательные, механические вращательные и т. д. Каждый тип имеет определенные переменные Через и Поперек, связанные с ним. Дополнительные сведения см. в разделе Типы переменных.
Порты Conserving можно подключать только к другим портам Conserving того же типа. Стили и цвета линий для конкретного домена помогают различать различные домены и облегчают процесс соединения. Дополнительные сведения см. в разделе Стили линий для конкретного домена.
Физические линии соединения, соединяющие порты Conserving, являются ненаправленными линиями, несущими физические переменные (поперечные и сквозные переменные, как описано выше), а не сигналы. Нельзя подключить физические линии к портам Simulink или к портам физического сигнала.
Два порта Conserving с прямым подключением должны иметь одинаковые значения для всех переменных Across (таких как напряжение или угловая скорость).
Можно перейти к физическим соединительным линиям. При этом компоненты, непосредственно связанные друг с другом, продолжают использовать одни и те же переменные Поперек. Любая переменная Сквозной (Through) (например, ток или крутящий момент), передаваемая по линии физического соединения, делится между несколькими компонентами, соединенными ветвями. Способ разделения переменной Через (Through) определяется динамикой системы.
Для каждой переменной Через (Through) сумма всех ее значений, перетекающих в точку ветвления, равна сумме всех ее значений, перетекающих наружу.
К портам физического сигнала применяются следующие правила:
Можно подключать порты физических сигналов к другим портам физических сигналов с помощью обычных соединительных линий, аналогично сигнальным соединениям Simulink. Эти соединительные линии передают физические сигналы между блоками Simscape.
Можно подключить порты физических сигналов к портам Simulink через специальные блоки преобразователей. Блок преобразователя Simulink-PS используется для подключения выходов Simulink к входам физических сигналов. Блок PS-Simulink Converter используется для подключения физических выходов сигналов к входам Simulink.
Физические сигналы могут иметь связанные с ними единицы измерения. Диалоговые окна блоков Simscape позволяют указать единицы измерения вместе со значениями параметров, если это необходимо. Блоки преобразователей используются для связывания блоков с входным сигналом и задания требуемых блоков выходного сигнала.
Примеры применения этих правил при создании фактической физической модели см. в учебном пособии «Создание и моделирование простой модели».