Simulácia viacnásobne prepojených telies (multibody systems) v reálnom čase bola dlho cieľom mechanického modelovania. Zásadný význam získava predovšetkým v oblastiach ako hardware-in-the-loop (HiL), driver-in-the-loop (DiL) či virtuálne prototypovanie. SIMULIA Simpack, ako súčasť platformy 3DEXPERIENCE od Dassault Systèmes, sprístupnil túto technológiu aj pre veľmi zložité systémy – a to vďaka sérii technologických inovácií.
Od simulácie k reálnemu zážitku
Počiatky reálnych simulácií v Simpacku ukázali, že výpočtový model sa môže premeniť na interaktívny zážitok. Keď analytik prvýkrát „riadil“ svoj simulovaný model vozidla v reálnom čase pomocou jednoduchého desktopového simulátora, išlo o prelomový moment. Čísla sa premenili na fyzickú spätnú väzbu a teoretický model sa stal realitou.
Inovatívny technický základ
Zásadná odlišnosť Simpacku spočíva v numerickej formulácii. Zatiaľ čo tradičné prístupy využívajú absolútne súradnice a vytvárajú zložité diferenciálne-algebraické rovnice (DAE), Simpack pracuje s relatívnymi súradnicami a generuje obyčajné diferenciálne rovnice (ODE). Tie sú jednoduchšie, stabilnejšie a výrazne vhodnejšie pre výpočty v reálnom čase.
Táto výhoda sa ukázala ako kľúčová pri vývoji aplikácií pre simulátory, kde záleží na každom výpočtovom kroku.
Evolúcia prístupu: od exportu kódov k priamym real-time simuláciám
Juž od roku 2001 Simpack ponúkal technológiu Code Export – možnosť generovať C kód pre real-time platformy, čo prinieslo výkon, ale aj komplikácie s integráciou. Zlom nastal v roku 2013, keď Simpack predstavil druhú generáciu real-time riešení, v ktorej beží solver priamo na štandardných real-time platformách s Linuxom. Tento prístup, nazývaný Simpack Realtime, odstránil nutnosť exportu kódu a umožnil spúšťať simulácie okamžite – tzv. direct real-time.
Výhody riešenia Simpack Realtime
Simpack Realtime ponúka plnú fyzikálnu vernosť, vysoký výkon a flexibilitu bez kompromisov. Zároveň poskytuje možnosti, ktoré ho robia výnimočným na trhu:
· okamžité spustenie modelov bez exportu
· numericky stabilné výpočty v reálnom čase
· kompatibilita s FMU modelmi (napr. pre systémy riadenia batérií alebo posilovačov riadenia)
· podpora komplexných modelov odpruženia vrátane elastokinematiky
· kompatibilita so všetkými hlavnými modelmi pneumatík
· pružné telesá ako súčasť realistického jazdného zážitku
· využitie nielen v automotive: železničná technika, veterné turbíny, pohony, stavebné stroje, spotrebná elektronika
· univerzálna škálovateľnosť – jeden model beží na desktopu aj špičkovom simulátore
· otvorené komunikačné rozhrania a zabudovaná vizualizácia v reálnom čase
Súčasť 3DEXPERIENCE: viac než len simulácia
SIMULIA ako súčasť platformy 3DEXPERIENCE rozširuje možnosti Simpacku o prepojenie s návrhom, systémovým inžinierstvom, výrobou aj správou dát. Vďaka tomu je možné testovať a validovať modely v kontexte celého vývoja produktu. Každú zmenu je možné spätne overiť voči pôvodným požiadavkám a systémové väzby medzi komponentmi sú plne uchopiteľné – aj vo virtuálnom dvojčati vozidla.
Simulácia sa tak nestáva iba nástrojom overovania, ale aj nositeľom rozhodnutí v reálnom čase.
Záver
Simpack Realtime je výsledkom viac než 20 rokov vývoja a spätnej väzby od používateľov. Prináša inžinierom možnosť zažiť svoje modely v pohybe – s okamžitou odozvou, fyzikálnou presnosťou a možnosťou rýchlej iterácie. V spojení s platformou 3DEXPERIENCE poskytuje nástroj, ktorý mení spôsob vývoja produktov naprieč priemyslovými odvetviami.
Simpack dnes patrí medzi lídrov v oblasti real-time multibody simulácií – a jeho príbeh teprve začína.
Zdroj:
https://blog.3ds.com/brands/simulia/simpack-pioneered-real-time-multibody-dynamics/
