Wolfram SystemModeler


Wolfram SystemModeler - Features

Modellierung und Simulation mit dem Wolfram SystemModeler

Der Wolfram SystemModeler verwendet Drag-and-Drop, um realistische Multidomänen-Modelle zu erzeugen. Dadurch ist die genaue Simulation des Systemverhaltens mit effizienten, integrierten numerischen Solvern möglich, die Systeme mit Ereignissen und nicht-kontinuierlichem Verhalten korrekt behandeln. Die Visualisierung erfolgt umgehend und beinhaltet die automatische Animation der dreidimensionalen mechanischen Komponenten.

Drag-and-Drop-Modellierung

Mit der Drag-and-Drop-Technik des Wolfram SystemModelers können Modelle einfach und intuitiv erstellt werden. Die Komponenten wie Transistoren oder Federn werden mit der Maus einfach aus der Komponentenbibliothek auf die Zeichenfläche gezogen. Physikalische Verbindungen wie Stromleitungen oder mechanische Befestigungen zwischen den Komponenten werden durch Linien symbolisiert.

  Kurzer Blick auf die Drag-and-Drop-Modellierung (0:30)

Beispiele:
Bungee-Sprung »

Drag-and-Drop-Modellierung

Hierarchische Modellierung

Der Wolfram SystemModeler ist in der Lage, hierarchische komponenten-basierende Modelle zu erzeugen, welche die Topologie von realen Modellen abbilden. Der Vorteil liegt darin, dass diese Modelle einfacher zu entwickeln und zu verstehen sind als herkömmliche Blockmodelle. Im Wolfram SystemModeler sind individuelle Untermodelle einzeln test- und wiederverwendbar, so dass Sie schnell alternative Designs und Szenarien ausprobieren können.

  Hierarchische Modellierung (0:31)

Beispiele:
Entwurf eines Joysticks » | Antriebssystem » | Hausheizung »

Hierarchische Modellierung

Modellierung von hybriden Systemen

Exakte diskret-kontinuierliche Hybridsysteme kann der Wolfram SystemModeler modellieren, indem diskrete Signale und die integrierte StateGraph-Bibliothek der kontinuierlichen physikalischen Komponenten kombiniert werden. Die in den SystemModeler integrierten numerischen Solver erkennen und behandeln Diskontinuitäten in hybriden Systemen, so dass Modelle mit plötzlichen Ereignissen wie beispielsweise Schaltern, Kollisionen oder Zustandsübergängen korrekt simuliert werden.

Beispiele:
Antriebssystem » | Kühlschrank mit Gefrierfach »

Modellierung von hybriden Systemen

Sofortige Visualisierung

Durch die prompte Visualisierung des SystemModelers können Systemvariablen mit einem Klick grafisch dargestellt werden. Weiterhin sind Plots mehrerer Variablen und parametrische Plots möglich. Dabei kann auf integrierte Plotstile mit einer Point-and-Klick- Oberfläche zurückgegriffen werden. Visualisierungsgeometrien aus CAD-Systemen können an die Komponenten angehängt und 3D-Animationen für Modelle mit dreidimensionalen mechanischen Komponenten erzeugt werden. Programmier- und anpassbare Visualisierungen sind mit der Verbindung zu Mathematica möglich.

  Animiertes 3D-Modell (0:58)

Beispiele:
Bagger » | Satellit »

Sofortige Visualisierung

Export und Veröffentlichung

Der SystemModeler kann numerische Simulationsergebnisse direkt ins CSV- oder MAT-Format exportieren. Plots können in alle Standardformate (PNG, JPG usw.) und die Daten der Plots als CSV-Datei exportiert werden. Modelle und dazugehörige Simulationen können automatisch als interaktive Webseiten veröffentlicht werden.

  Export und Veröffentlichung (0:36)

Export und Veröffentlichung

Multidomänen-Modellierung

Reale Maschinen und Systeme sind nicht auf einen einzigen physikalischen Bereich wie die Mechanik, Elektrotechnik oder Thermik beschränkt. Aus diesem Grund können Modelle im SystemModeler auch jede denkbare Kombination aus miteinander verbundenen Komponenten aus den unterschiedlichsten Bereichen enthalten. In Simulationen werden mit diesen realistischeren Multidomänen-Modellen wichtige Effekte aufgedeckt.

Beispiele:
Wasserkocher » | Kühlschrank mit Gefrierfach »

Multidomänen-Modellierung

Integrierte Modellbibliotheken

Der SystemModeler bringt eine große Bibliothek mit Standard-Modelica-Komponenten zur Modellierung translierbarer, rotierbarer und dreidimensionaler Mechaniken, Elektronik, logischen Bausteinen und Signalblöcken und mehr mit sich. Die Bibliotheken enthalten den vollständigen Quellcode sowie die Dokumentation.

Beispiele:
Wasserkocher »

Integrierte Modellbibliotheken

BioChem-Bibliotheken

Die BioChem-Bibliothek enthält Komponenten, die reaktive Stoffe, physikalische Kompartimente und grundlegende biochemische Reaktionen sowie einige ausführliche Beispiele abbilden. Indem Stoffwechselwege modelliert oder numerische Experimente durchgeführt werden, kann die Notwendigkeit von Labortests minimiert werden.

BioChem-Bibliotheken

Eigene Komponenten und Bibliotheken

Eigene wiederverwendbare Komponenten können entweder aus bereits bestehenden Komponenten oder durch Definition von Gleichungen erstellt werden. Dabei können die Symbole der Komponenten oder neue Typen von Verbindungslinien spezifiziert werden. Zusammengehörende Bibliotheken können in verteilbaren Modelica-Packages zusammengefasst werden. Weiterhin sind Modelica-Bibliotheken von Drittanbietern für viele spezielle Bereiche erhältlich.

Beispiele:
LEGO Segway » | Entwurf eines Joysticks »

Eigene Komponenten und Bibliotheken

Simulation und Versuche

Modelle können mit dem SystemModeler automatisch in optimierte Systeme oder Differentialgleichungen übersetzt werden, die zur sofortigen Simulation bereit stehen. Die Point-and-Click-Oberfläche zur Anpassung der Modellparameter erlaubt die schnelle Untersuchung, ohne dass das Modell neu kompiliert werden muss. Simulationen können pausiert und wiederaufgenommen werden, ebenso können Simulationen in Echtzeit abgespielt werden.

Beispiele:
Insulinsignal » | Kühlschrank mit Gefrierfach »

Simulation und Versuche

Alleinstehende Ausführungsdateien der Simulationen

Die optimierte Ausführungsdatei der Simulation, die durch den SystemModeler erzeugt wird, ist eigenständig und beinhaltet alle numerischen Solver. Die ausführbare Datei kann z. B. in einer Desktop-Anwendung weiterverwendet werden. Werte von Parametern und Anfangsbedingungen können aus einer leicht zu programmierden XML-Datei ausgelesen werden. Die Ergebnisse von Simulationen werden in einem Standardformat zurückgeliefert, das in anderen Anwendungen interpretiert werden kann.

Ausführbare Standalone Simulation
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