161126 Introduction of the investigative action about Examples of Modelica Standard Library
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この資料はオープンCAE学会のMBD委員会の活動紹介資料です。 Modelica Standard LibraryのExamplesについて委員会メンバーが解説を行った資料をかいつまんで紹介しています。 This is the introduction of MBD Committee activity of OpenCAE society. This slide introduces commentary materials that made by Committee members about Examples of MSL.
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- 1. Modelica Standard LibraryのExamples調査活動の紹介 2016/11/26 オープンCAEシンポジウム 植田 惠法*（株式会社ISIDエンジニアリング） 西 剛伺（オープンCAE学会モデルベースデザイン委員会） 酒井 秀久（オープンCAE学会モデルベースデザイン委員会） 福江 高志（岩手大学）
- 2. 目次 １.活動の背景、目的 ２.Modelica Standard Libraryについて ３.Modelica Standard LibraryのExamples調査 ３－１．Thermal-Motor解説例 ３－２．Thermal-OneMass解説例 ３－３．Mechanics-Oscillator解説例 ３－４．MSLのExamples調査活動の形式 ４.まとめと今後の活動
- 3. 1.本活動の背景、目的 背景 MSLのExamplesを（日本語で）解説し、Modelica初心者への技術的な補助や Modelicaへの動機づけとなるような活動を行う 概念・構想設計の必要性増加 解析技術 (1DCAE、DAEの解法 etc.) 解析モデル作成の考え方 (MBD、機能エンジニアリング etc.)+ 性能向上 手戻り削減 試作レス 製品開発全体の俯瞰How to? Modelica (OpenModelica,Dymole) Matlab/Simulink その他・・・ 無償オープンソースライブラリ Modelica Standard Library（MSL） 各有償ライブラリ 目的 解析ライブラリ 様々なExample付 （英語） CAEツール ＊上記は本資料の中でのみの分類
- 4. 2. MSLについて MSL(Modelica Standard Library)とは Modelica Associationが提供する様々な物理現象の解析や数値処理のためのブロックを 集約したライブラリ。1280個のモデル、910個の関数が用意されている。 The Modelica License2に基づいておりオープンソースかつ複製，改変や商用利用が可能。 一般に1DCAEではMSLや商用のライブラリを活用することで所望の解析モデルを作成する 名称 概要 Eamplesの例 Blocks 様々な入出力を表す部品 PID制御、信号処理 ComplexBlocks 複雑な信号を与えるための部品 複素数を考慮した応答 StepGraph 様々なステップ信号処理部品 ステップ応答 Electrical 電子回路などの制御解析部品 ローパスフィルターの回路 Magnetic 磁気解析用部品 電磁誘導 Mechanics 1次元及び3次元機構解析部品 バネの振動、ピストンの変位 Fluid 1次元流体解析部品 タンクの水位 Media 流体の物性定義部品 理想気体の状態量 Thermal 熱の移動現象に関わる部品 熱交換器、冷却器 表 MSL(Ver3.2.1)の一部
- 7. 目次 １.活動の背景、目的 ２.Modelica Standard Libraryについて ３.Modelica Standard LibraryのExamples調査 ３－１．Thermal-Motor解説例 ３－２．Thermal-OneMass解説例 ３－３．Mechanics-Oscillator解説例 ３－４．MSLのExamples調査活動の形式 ４.まとめと今後の活動
- 18. 補足資料
- 19. 用語の定義１ 定義が各企業、個人で定まったものではないのであんまり分けるものでもないが、 この資料の中では以下のような定義でMBDに関する用語を使っている 言葉 概要 解説 MBD モデルベースデザインの略 （モデルベースディベロップメントと同義） 設計対象全体を抽象化したモデルとして捉え、 モデルを元に数値解析を実行し設計を行う考え 方 MBDは設計時に対象をどのように簡略化・抽 象化して捉え、解析するかの考え方のよう な気がする。特に偏微分方程式か常微分方 程式かは問われていないし、設計対象も制 御系だったり、ある種のシステムだったり と幅が広そう。 一方、1DCAEはある程度自然現象を対象に、 偏微分方程式（3DCAE）を簡略化したものと いう印象が強い。あくまで印象ですが。 機能エンジニアリング MBDで設計する際にモデルの作り方を対象の 「機能（役割）」で分割する考え方 水を循環させる装置の場合、装置ごとに分 割すると「ポンプ」「配管」などと分割で きるが、機能で捉えると「液体に圧力を加 える役割を持つもの」「液体の流れ方向を 規定するもの」と定義できる。 装置ごとで捉える事に比べ機能エンジニア リングの方が抽象化の度合いが高い。 1DCAE 主に物理現象の支配方程式を常微分方程式また は代数方程式に簡略化し、数値解析すること。 MBDの解説の通り。 あまり制御系では１DCAEという言葉は聞か ないので3DCAEと対比するために作られた言 葉のような気がする。 DAE 微分代数方程式 １DCAEはDAEを解くことが前提になっている と思う。
- 20. 用語の定義２ 言葉 概要 解説 概念設計 設計対象の役割や機能を極限まで抽象 化し、制御対象を明確にする設計方法 エンジンの概念は 「化学エネルギーを熱エネルギーに変換 し、運動エネルギーを取り出す装置」と 言える。上記のエネルギーのバランスを 設計するのが概念設計 構想設計 設計対象の役割や機能を抽象化し、形 状や寸法を詳細に定義せずに制御パラ メータを決定する設計方法 エンジンの構想設計は、概念設計で決め られたエネルギーバランスを達成するた めに、ものの形状や寸法を決めずに「エ ンジンオイルの噴霧形態」「ピストンの 摩擦損失」を決めていく方法
- 21. 2. MSLの説明 MSL(Modelica Standard Library)とは Modelica Associationが提供する様々な物理現象の解析や数値処理のためのブロックを 集約したライブラリ。オープンソースかつ複製，改変や商用利用が可能。 一般に1DCAEではMSLや商用のライブラリを活用することで所望の解析モデルを作成する 名称 概要 Eamplesの例 Blocks 様々な入出力を表す部品 PID制御、信号処理 ComplexBlocks 複雑な信号を与えるための部品 複素数を考慮した応答 StepGraph 様々なステップ信号処理部品 ステップ応答 Electrical 電子回路などの制御解析部品 ローパスフィルターの回路 Magnetic 磁気解析用部品 電磁誘導 Mechanics 1次元及び3次元機構解析部品 バネの振動、ピストンの変位 Fluid 1次元流体解析部品 タンクの水位 Media 流体の物性定義部品 理想気体の状態量 Thermal 熱の移動現象に関わる部品 熱交換器、冷却器 Math 数学関数（三角関数etc.）部品 ― ComplexMath ベクトルやマトリックス部品 ― Utilities ファイルの操作 ― Constands 様々な定数の部品 ― icons ブロック作成時のアイコン部品 ― SI Units 変数などに単位を付与する部品 ― MSL3.2.1