Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  co-simulation
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
When a railway pantograph interacts with a catenary during the movement of a rail vehicle, several physical phenomena, both mechanical and electrical, occur in the system. These phenomena affect the quality of power supply of a train from traction devices. The unfavourable arcing occurring when there are disturbances of contact between the pantograph’s slider and the catenary contact wire. In turn, it results in energy loss and increased wear of the components of the system. When designing new solutions, computational models are helpful to predict the quality of interaction between the components of the pantograph-contact line system already at the virtual prototyping stage. In this paper, the authors comprehensively present a multi-domain (multiphysics) model, which takes into account necessary conditions for interaction between pantograph elements and a catenary. Finally, the impact of the individual physical domains are analysed and the ones which have a significant impact on the simulation of the operation results are identified.
PL
W artykule przedstawiono dwuczęstotliwościowy falownik o strukturze półmostka wykorzystywany powszechnie do wstępnego wygrzewania kół zębatych odbywającego się przed procesem hartowania. Na wstępie artykułu pokrótce omówiono problematykę związaną z odpowiednim doborem częstotliwości pracy układu w procesie nagrzewania kół zębatych. Następnie zaprezentowano laboratoryjny układ rezonansowego, jednoczesnego falownika dwuczęstotliwościowego (2F) oraz omówiono jego najistotniejsze elementy składowe. W dalszej części artykułu przedstawiono przebiegi czasowe prądu odbiornika i napięcia jednego z tranzystorów półmostka oraz zaprezentowano wyznaczoną analitycznie charakterystykę modułu impedancji |Z| i fazy ? szeregowo-równoległego obwodu rezonansowego. W końcowej części artykułu przedstawiono model komputerowy MES układu wzbudnik-wsad wykonany w oprogramowaniu ANSYS Maxwell 3D oraz sprzęgnięty z nim model obwodowy przekształtnika. Opracowane modele komputerowe posłużyły do weryfikacji otrzymanych wyników badań oraz do zilustrowania rozkładu pola magnetycznego i prądów wirowych w układzie wzbudnik-wsad w zależności od częstotliwości pracy układu, natężenia prądu wzbudnika oraz parametrów materiałowych wsadu. Dodatkowo, dla trzech typowych stopów stali C45, 41Cr4 i 42CrMo4 wykreślono charakterystyki zmian temperatury i gęstości energii na pojedynczym zębie w zależności od natężenia prądu wzbudnika i odległości od czoła zęba.
EN
This paper presents a FEM simulation of induction heating of gears. The induction heating of gears was made in used a simultaneous dual-frequency inverter with MOSET SiC transistors. A prototype inverter was built in a half-bridge structure with a series-parallel resonant circuit. The operating frequencies were 8 kHz and 267 kHz, output power of inverter were 3kW and the drain efficiency was equal to 96%. Additionally, this paper presents the analysis of series-parallel resonant circuit. In this chapter the characteristics of impedance module and phase of resonant circuit are posted. Also this article include two co-simulation models made in ANSYS software: a circuit model of the inverter made in Simplorer and a FEM model of coil and gear made in Maxwell 3D. The co-simulation of models was made for three alloy steel: C45, 41Cr4 and 42CrMo4. Simulated distributions of eddy currents and magnetic induction in the gear, as well as energy density and temperature profile in a single tooth are presented.
EN
This paper presents a Hardware-In-the-Loop (HIL) co-simulation of SPWM generator for variable speed AC motor drive. This approach allows us to connect the physical FPGA development board that implements the Sine Pulse Width Modulation (SPWM) generator to the Matlab/Simulink environment software in which the power part composed of an inverter and an AC motor is modeled. The HIL co-simulation benefits from the powerful features of the FPGA board in generating PWM pulses at high switching frequencies, and on other side, it gains from the Simulink tools in giving more flexibility and freedom in order to perform different functional tests without any risk that can be happen in case of experimental tests. Detailed co-simulation and experimental results of the AC motor variable speed drive are successfully achieved, showing that the user can run the AC motor at any desired speed.
PL
W artykule przedstawiono symulację sprzętową w pętli (HIL) generatora SPWM do napędu AC o zmiennej prędkości. Takie podejście pozwala nam podłączyć fizyczną płytkę rozwojową FPGA, która implementuje generator modulacji szerokości impulsu sinusoidalnego (SPWM) z oprogramowaniem środowiska Matlab / Simulink, w którym modeluje się część mocy złożoną z falownika i silnika prądu przemiennego. Kosymulacja HIL korzysta z funkcji płyty FPGA w generowaniu impulsów PWM przy wysokich częstotliwościach przełączania, a z drugiej strony zyskuje dzięki narzędziom Simulink, zapewniając większą elastyczność i swobodę w celu wykonywania różnych testów funkcjonalnych bez żadnego ryzyka może się to zdarzyć w przypadku testów eksperymentalnych. Z powodzeniem uzyskano szczegółową współsymulację i wyniki eksperymentalne przemiennika częstotliwości z silnikiem prądu przemiennego, pokazując, że użytkownik może uruchomić silnik prądu przemiennego z dowolną pożądaną prędkością.
EN
The second part of the paper continues a discussion on the topic of paralel computations in railway dynamics. The algorithms described in the first part of the paper are applied to parallel simulation on computers with multicore processors of six different models of rail vehicles and trains with the number of degrees of freedom from about one hundred to more than 20 thousands. A considerable simulation speedup is reported. In addition, an example of evaluation of wheel profile wear on multicore processors and comparison of different approaches to multi-variant computations are considered.
EN
Parallel computations speed up simulation of multibody system dynamics, in particular, dynamics of railway vehicles and trains. It is important for reduction of required time at the stage of new railway vehicle design, for increase of complexity of studied problems and for real-time applications. We consider realization of paralel computations in Universal Mechanism software in three different areas: simulation of rail vehicle and train dynamics, evaluation of wheel profile wear and multi-variant computations. The use of clusters for parallel running of multi-variant computations is illustrated. Co-simulation based on the interface between Universal Mechanism and Matlab/Simulink and other software tools is discussed.
EN
This paper presents the Co-Simulation of a Small Wind Turbine (SWT) with Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). It combines Simulink, Maxwell and Simplorer software’s to show the electrical machine behaviour connected with the power electronics’ circuit. To the control of the system the Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm is used. The finite element analysis (FEA) was used to design the novel electrical machine with permanent magnets. Application of FEA method for PMSG modelling guarantee exhibit a more accurate behaviour over simplified Simulink models, also during motor and power electronics faults.
PL
W artykule przedstawiono zagadnienie symulacji małej turbiny wiatrowej z generatorem synchronicznym z magnesami trwałymi (PMSG) przy wykorzystaniu trzech niezależnych środowisk programistycznych (tzw. współsymulacja). Podczas analizy wykorzystano wspólne obliczenia z programów Simulink, Maxwell i Simplorer. Model generatora wykonany został w środowisku Maxwell (z wykorzystaniem metody elementów skończonych (FEM)), co pozwala na jego dokładną analizę zarówno w stanach statycznych jak i dynamicznych. Układ energoelektroniki zamodelowano w programie Simplorer a układy sterowania (przy wykorzystaniu metody MPPT) w środowisku Simulink. Taka analiza pozwala na uzyskanie dokładnych rezyltatów w różnych warunkach pracy – w tym podczas uszkodzenia maszyny lub elementów energoelektroniki.
EN
This manuscript analyzes the operation of an interior permanent magnet (IPM) machine working as a permanent magnet synchronous generator (PMSG). The partial demagnetization operation is analyzed. To obtain more accurate voltages and currents of the machine, finite element analysis (FEA) is used in co-simulation with the full converter and the converter’s control algorithm. Direct field oriented control (DFOC) shows robustness by maintaining the speed even with a 25% demagnetized PMSG. Also, an analysis of the rotating reference frame DQ signals is done to asses demagnetization.
PL
W artykule przedstawiono półmostkowy, rezonansowy falownik dwuczęstotliwościowy wykorzystywany powszechnie do hartowania indukcyjnego kół zębatych. Na wstępie pokrótce omówiono problematykę związaną z hartowaniem obwiedniowym kół zębatych, następnie zaprezentowano laboratoryjny układ rezonansowego, jednoczesnego falownika dwuczęstotliwościowego (2F) oraz omówiono jego najistotniejsze elementy składowe. W dalszej części artykułu przedstawiono przebiegi czasowe prądu odbiornika i napięcia na tranzystorze T1 oraz zaprezentowano charakterystykę modułu impedancji |Z| i fazy Θ szeregowo-równoległego obwodu rezonansowego. W końcowej części artykułu zaprezentowano model MES układu wzbudnik-wsad wykonany w oprogramowaniu ANSYS Maxwell 3D oraz sprzęgnięty z nim model obwodowy przekształtnika rezonansowego wykonany w ANSYS Simplorer. Opracowane modele komputerowe posłużyły do weryfikacji otrzymanych wyników badań oraz do zilustrowania rozkładu pola magnetycznego i prądów wirowych w układzie wzbudnik-wsad.
EN
This paper presents a simultaneous dual-frequency inverter used for induction hardening of gears. A prototype inverter was built in a halfbridge structure using two SCH2080KE SiC MOSFETs with a series-parallel resonant circuit. The control system was based on a MAX10 FPGA. The operating frequencies were 8 kHz and 267 kHz. The output power of the prototype was 3 kW and the drain efficiency was equal to 95%. Additionally, this paper presents two co-simulation models made in ANSYS software: a circuit model of the inverter made in Simplorer and a FEM model of coil and gear made in Maxwell 3D. Simulated distributions of eddy currents and magnetic induction in the gear, as well as energy density in a single tooth are presented.
EN
This paper presents modeling and simulation of a tracked mobile robot for pipe inspection with usage of MATLAB and V-REP software. Mechanical structure of the robot is described with focus on pedipulators, used to change pose of track drive modules to adapt to different pipe sizes and shapes. Modeling of the pedipulators is shown with application of MATLAB environment. The models are verified using V-REP and MATLAB co-simulations. Finally, operation of a prototype is shown on a test rig. The robot utilizes joint space trajectories, computed with usage of the mathematical models of the pedipulators.
EN
The composites made of continuous fibers in the form of unidirectional and fabric prepregs are widely used in many fields of engineering for the production of lightweight and durable parts or whole structures. To achieve this, we not only need to possess knowledge of the composite mechanics, but also have to master the technology. In most cases, particularly for parts with advanced geometric shapes, autoclaving technique is used. The success of the carried out process occurs when the prepreg reaches the proper temperature throughout its volume in the specified time, where there are no overheated or unheated zones as well as when the prepreg is correctly pressed against the mold. In order to ensure adequate stiffness, the mold has much greater thickness than formed composite and the stiffening ribs. The result is that the time required for prepreg heating is greatly extended. To prevent this, the appropriate electric heaters embedded in the silicone grips are used. The paper presents problems related to the mold structures and application of numerical methods aiming at early verification of the temperature and stress distribution. The coupled analysis of CFD (computational fluid dynamic) and heat transfer structural simulations were performed in Abaqus program. The studies were carried out for the airfoil fragment. A total of 12 simulations were conducted, 6 cases in which heat was supplied only from air flowing through the autoclave and 6 cases which included heaters inside the silicone grips. In the result the inhomogeneity of prepreg heating for each of the mold geometry was compared, and the average temperature was obtained after 60 seconds from the process initiation. Both the pressure inside the silicone grips (before inserting the mold into the autoclave) and the non-uniform temperature distribution result in the formation of stresses whose values were analyzed for molds made of aluminum. For this purpose the temperature dependent elastic – plastic material model was used for aluminum molds.
11
Content available Virtual test bed for maritime safety assessment
EN
“Safe voyage from berth to berth”: This is the goal of all e-Navigation strains driven by new technologies, new infrastructures, and new organizational structures on bridge, on shore, as well as in the cloud. To facilitate these efforts suitable engineering and safety/risk assessment methods are required. Understanding maritime transportation as a sociotechnical system allows the usage of system-engineering methods. Simulation-based test beds for verification and validation (V +V) of e-Navigation technologies are important methods to obtain functional safety and reliability. The modeling and simulation toolset HAGGIS is a cosimulation system for the evaluation of e-Navigation concepts and systems. It provides a maritime traffic simulator and a physical world (n-body) simulator and services for finding rare events of failures. HAGGIS is accompanied by the physical test bed LABSKAUS, which implements a reference port and waterways. This paper describes an integrated and seamless approach for developing new e-Navigation technologies starting with virtual simulation-based safety assessment and ending in physical real-world demonstrations. It gives an overview of the actual test bed and introduces requirements, concepts and elements of HAGGIS and LABSKAUS, which are joined in the e-Maritime Integrated Reference Platform (eMIR) test bed.
PL
W prezentowanym artykule przedstawione zostaną wstępne wyniki projektu dotyczącego Cybernetycznej Sztucznej Komórki (zwanej dalej ArtCell - ang. Cybernetic Artificial Cell) oraz powstały na jej podstawie model koncepcyjny robota modułowego. Prezentowane modele stworzone w środowisku LMS Virtual.Lab Motion (VLM) obrazują zasadę działania oraz budowę zarówno pojedynczych komórek jak również całego systemu. Środowisko VLM pozwala na zamodelowanie i połączenie pojedynczych komórek w złożony system przy pomocy złączy zarówno kinematycznych jak i dynamicznych, które mogą być w dowolnym momencie aktywowane i dezaktywowane co pozwoli na dynamiczną zmianę struktury robota w trakcie symulacji.
EN
In the paper results of initial work on the project of Cybernetic Artificial Cell (ArtCell) is presented including presentation of the conceptual models created in LMS Virtual.Lab Motion (VLM) environment. Presented numerical models describe concept of behavior of single cell as well as behavior of the whole modular systems. LMS Virtual.Lab Motion environment is the unique tool for modeling of modular robots. It allows for modeling structures which may be altered during simulations by connecting and disconnecting some elements.
EN
This paper presents the application of a co-simulation approach for the simulation of frictional contact in general-purpose multibody dynamics to a rotorcraft dynamics problem. The proposed approach is based on the co-simulation of a main problem, which is described and solved as a set of differential algebraic equations, with a subproblem that is characterized by nonsmooth dynamics events and solved using a timestepping technique. The implementation and validation of the formulation is presented. The method is applied to the analysis of the droop and anti-flap contacts of helicopter rotor blades. Simulations focusing on the problem of blade sailing are conducted to understand the behavior and assess the validity of the method. For this purpose, the results obtained using a contact model based on Hertzian reaction forces at the interface are compared with those of the proposed approach.
PL
W artykule przedstawiono problem dynamiki wiropłatu rozwiĄzany przy zastosowaniu ogólnej metody kosymulacji używanej do symulacji kontaktu ciernego w dynamice układu wieloczłonowego. Proponowane podejście jest oparte na kosymulacji głównego problemu, opisanego i rozwiĄzanego jako układ algebraicznych równań różniczkowych wspólnie z podproblemem, który jest scharakteryzowany przez zdarzenia niegładkiej dynamiki i rozwiĄzany technikĄ kroków czasowych. Zaprezentowano implementację i walidację takiego sformułowania. Metodę zastosowano do analizy zwisu i łopotania łopatek wirnika helikoptera. By zrozumieć działanie metody i ocenić jej przydatność przeprowadzono symulacje dotyczĄce zachowania wirnika helikoptera w warunkach żeglugi. Dla oceny metody porównano wyniki uzyskane przy użyciu modelu kontaktowego wykorzystujĄcego siły reakcji Hertza z wynikami uzyskanymi w proponowanym podejściu.
EN
Application of general purpose computing environments to analysis of manipulators’ dynamics gives ability to select elastically the model structure and analysis algorithms, as well as full access to the intermediate results, however, it often requires introduction of various simplifications of the model under consideration. The alternative approach consists in application of the specialized software packages that allow the use of more sophisticated models, but at the cost of restricted access to the intermediate results as well as the limited range of possible modifications of models and solution algorithms. The authors focused on application of the co-simulation technique in analysis of manipulators’ dynamics. Co-simulation consists in application of specialized software packages to formulation of the dynamic model. Next, the model is simulated with use of a general purpose computing environment and co-operating specialized software package. The authors used Matlab/Simulink computing environment and MD ADAMS software package. The paper presents comparison of results, problems of application, as well as remarks on educational applicability of manipulator dynamics analysis with use of the simulation and the co-simulation techniques. Two examples of a manipulator dynamics modelling were considered. One example with a considerably simplified mass spatial distribution, and another one with a mass distribution corresponding to a real commercial manipulator. The achieved analysis results confirmed that application of the co-simulation technique eases the use of complex models in analysis of manipulator dynamics with use of the general purpose computing environments.
PL
Analiza dynamiki manipulatorów z zastosowaniem uniwersalnych ´środowisk obliczeniowych daje możliwość pełnego kształtowania struktury modeli, algorytmu analizy oraz dostęp do wszystkich wyników cząstkowych, jednak zwykle wymaga również wielu uproszczeń modelu. Alternatywnym podejściem jest wykorzystanie specjalizowanych pakietów oprogramowania, które dają możliwość stosowania bardziej złożonych modeli, lecz ograniczają dostęp do wyników pośrednich oraz zakres wprowadzania modyfikacji algorytmów analizy i struktury modeli. Rozważania autorów dotyczą wykorzystania techniki kosymulacji w analizie dynamiki manipulatorów. Kosymulacja polega na zastosowaniu specjalizowanych pakietów oprogramowania do formułowania modelu dynamicznego, który jest następnie symulowany w uniwersalnym ´środowisku obliczeniowym we współpracy z specjalizowanym pakietem oprogramowania. Autorzy wykorzystali współpracę ´środowiska Matlab/Simulink i pakietu oprogramowania MD ADAMS. W artykule przeprowadzono porównanie wyników symulacji i kosymulacji dynamiki manipulatorów w kontekście: zgodności, problemów zastosowania oraz przydatności dydaktycznej. Przedstawiono przykład analizy dynamiki ramienia manipulatora o uproszczonym rozkładzie masy i manipulatora o otwartym łańcuchu kinematycznym o rozkładzie masy odpowiadającym manipulatorowi rzeczywistemu. Wyniki przeprowadzonych analiz potwierdziły, ze zastosowanie kosymulacji ułatwia wykorzystanie złożonych modeli w analizie dynamiki manipulatorów za pomocą uniwersalnych środowisk obliczeniowych.
EN
Complex multi-disciplinary models in system dynamics are typically composed of subsystems. This modular structure of the model reflects the modular structure of complex engineering systems. In industrial applications, the individual subsystems are often modelled separately in different mono-disciplinary simulation tools. The Functional Mock-Up Interface (FMI) provides an interface standard for coupling physical models from different domains and addresses problems like export and import of model components in industrial simulation tools (FMI for Model Exchange) and the standardization of co-simulation interfaces in nonlinear system dynamics (FMI for Co-Simulation). The renewed interest in algorithmic and numerical aspects of co-simulation inspired some new investigations on error estimation and stabilization techniques in FMI for Model Exchange and Co-Simulation v2.0 compatible co-simulation environments. In the present paper, we focus on reliable error estimation for communication step size control in this framework.
PL
Złożone multidyscyplinarne modele stosowane w dynamice systemów są zwykle skonstruowane z podsystemów. Modularna struktura modelu odzwierciedla modularną strukturę złożonych systemów technicznych. W zastosowaniach przemysłowych poszczególne podsystemy są często modelowane indywidualnie przy pomocy różnych multidyscyplinarnych narzędzi symulacyjnych. Funkcjonalny interfejs modelowania (Functional Mock-up Interface, FMI) spełnia rolę standardowego interfejsu do łączenia modeli fizycznych z różnych dziedzin i pomaga rozwiązać problemy importu i eksportu elementów modelu w przemysłowych narzędziach modelowania (FMI for Model Exchange), lub standaryzacji interfejsów wspólnej stymulacji w dynamice systemów nieliniowych (FMI for Co-Stimulation). Odżywa na nowo zainteresowanie algorytmicznymi i numerycznymi aspektami wspólnej stymulacji, co zainspirowało do podjęcia wielu nowych badań nad estymacją błędów i technikami stabilizacji w interfejsie FMI wersji 2.0 w kompatybilnych środowiskach stymulacji. W prezentowanym artykule autorzy koncentrują się na wiarygodnej estymacji błędów przy sterowaniu rozmiarem kroku komunikacji w ramach tego interfejsu.
EN
The quality of the current collection of high-speed trains is dependent on the compatibility of the catenary and pantograph dynamics and on its implications on the contact force. The design and analysis of these systems using proper computational procedures allows capturing all the relevant features of their dynamic behavior. This work proposes an approach to the dynamics of the energy collection system based on the finite elements method, for the catenary, and on multibody dynamics methods, for the pantograph, integrated via a co-simulation procedure. A contact model based on a penalty formulation is selected to represent the pantograph-catenary interaction. The methodology is applied to the study of high speed train operations with multiple pantographs, as this environment constitutes one of the limiting scenarios for the increase of the operation speed.
PL
Sprawność obecnie eksploatowanych pociągów wysokich prędkości zależy od dynamicznej kompatybilności układu pantografów z siecią trakcyjną i wynikającymi siłami kontaktu pomiędzy tymi elementami. Projektowanie i analiza tego układu z wykorzystaniem odpowiednich procedur obliczeniowych pozwala uchwycić najważniejsze cechy dynamiczne obiektu badań. W pracy zaproponowano zastosowanie metody elementów skończonych do analizy dynamiki sieci energetycznej oraz równania ruchu wieloelementowego układu brył sztywnych do opisu zachowania się pantografu. Do tego celu użyto odpowiedniej procedury współsymulacyjnej. Do reprezentacji interakcji pomiędzy siecią a pantografem, wybrano sformułowanie oparte na funkcji kary. Metodologię przetestowano dla przypadku pociągów wysokich prędkości z wieloma pantografami. Ich jakość oraz jakość współpracy z siecią trakcyjną stanowi jeden z czynników ograniczających osiąganie coraz większych prędkości maksymalnych pociągów.
EN
This paper briefs a part of authors’ study on co-simulation techniques and their application to multibody system dynamics. The main concern of the study is on construction and properties of algorithms that are suitable for such purpose. One of the proposed methods from literature is so-called “gluing-algorithm” by Wang et al. These authors proposed Newton iteration to couple several simulators of mechanical subsystems through constraints/reactions, and provided numerical examples to suggest efficiency of the method. Here we re-investigate the method in order to underline some problems that one might meet when using the “gluingalgorithm”.
EN
This work presents the co-simulation approach to the analysis of control systems containing detailed models of electromagnetic and electromechanical converters. In this method of analysis the attention is paid to the whole system and not only to its electromagnetic part. The latter is described by equations resulted from the two-dimensional finite element discretisation of the Maxwell equations, and is coupled weakly with the remaining part of the system. The simulation is carried out in Matlab/Simulink environment wherein the coupling is realised through the S-function. Example results regarding simulation of the operation of the control system of an electrical machine and the operation of a power electronic converter are presented and compared with available reference data.
PL
Artykuł przedstawia metodę połączenia środowiska modelowania matematycznego MATLAB oraz Simulink ze środowiskiem przeznaczonym do modelowania systemów cyfrowych opartym na symulatorze zgodnym z normami języków Verilog i VHDL. Zaproponowane rozwiązania umożliwiają łatwą weryfikację i projektowanie urządzeń cyfrowych z wykorzystaniem podejścia algorytmicznego.
EN
The paper presents methodologies of interfacing a standard HDL simulation environment to MATLAB and Simulink environments. Two co-simulation environments are considered for MATLAB and Simulink respectively. There are several factors that must be resolved before smooth and efficient cosimulation is possible. In case of complex circuits performance is extremely important factor. There are considered problems of time synchronization, data conversion and communication between two different simulation environments. As simulator kernels are inaccessible for modification the optimization can only be introduced to linking library.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.