Hopsan: Сұйық және мехатрондық жүйелерді модельдеу ортасы
Hopsan
Hopsan – сұйық және мехатрондық жүйелерді модельдеуге арналған тегін орта. Энергетика, авиация, көлік динамикасын симуляциялауға қолданылады. (158 символов)
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Hopsan – Linköping университетінде жасалған сұйықтық және мехатроникалық жүйелерді модельдеуге арналған ақысыз орта. Бұл бастапқыда сұйықтық қуат жүйелерін симуляциялау үшін әзірленгенімен, электр қуаты, ұшу динамикасы және көлік құралдары динамикасы сияқты басқа да салаларда қолданылады. Ол әртүрлі компоненттерді байланыстыру үшін екі бағытты кешіктіру желілерін (немесе беріліс желісі элементтерін) пайдаланады.
Hopsan is a free simulation environment for fluid and mechatronic systems, developed at Linköping University. Although originally developed for simulation of fluid power systems, it has also been adopted for other domains such as electric power, flight dynamics, and vehicle dynamics. It uses bi directional delay lines (or transmission line elements) to connect different components.
Тарих
Хопсанды әзірлеу 1977 жылы Линчепинг университетінің гидравликалық және пневматикалық бөлімінде басталды. Бірінші нұсқа FORTRAN тілінде жазылған, ал графикалық пайдаланушы интерфейсі Visual Basic-те жасалған, ол сүйреп тастау арқылы жұмыс істейтін. Модельдеу мүмкіндігімен қатар, ол модельдеуге негізделген оңтайландыру функцияларына да ие болды. Бұл үшін COMPLEX тікелей іздеу оңтайландыру әдісі немесе жалпы алгоритм (GA) пайдаланылды. Сонымен қатар, ол модельдеу нәтижелері бойынша жиіліктік талдау және трансферт функциясын талдау мүмкіндіктерін ұсынды. Simulink-тегі бірлескен модельдеу де қолдау көрсетілді. Компоненттік модельдер FORTRAN-ның қосымша бағдарламалары ретінде жазылды. Компоненттік модельдерді оңайрақ құру үшін Mathematica тілінде жазылған COMPGEN деп аталатын жеке құрал да әзірленді. 1991 жылы жүйелік модельдеу үшін екі бағытты кешіктіру желілері әдісі (немесе беріліс желісін модельдеу TLM) енгізілді. 2009 жылы Hopsan бағдарламасының бірінші нұсқасын әзірлеу тоқтатылып, C++ тілінде жазылған бағдарламалық жасақтаманың жаңа буынына көшті. Жобаның жұмыс атауы Hopsan NG, ал алғашқы бета нұсқасы 2011 жылдың ақпан айында OpenModelica жобасымен бірлесіп жарияланды.
The development on Hopsan first began in 1977 at the Division of Hydraulics and Pneumatics at Linköping University. The first version was written in FORTRAN, with a drag and drop graphical user interface written in Visual Basic. In addition to the simulation capability it also had features for simulation based optimization. This used the COMPLEX direct search optimization method or a generic algorithm (GA). It also had features for frequency analysis and transfer function analysis, on simulated results. It also supported co simulation under Simulink. Component models were written as FORTRAN subroutines. A separate tool called COMPGEN, written in Mathematica, was also developed, which can be used to generate component models in a more straightforward way. In 1991 the method of bi directional delay lines (or transmission line modelling TLM) was introduced for system simulation. In 2009 the development of the first version of Hopsan was dropped in favor for a brand new generation of the software, written in C++. This working name of the project is Hopsan NG, and the first beta version was released in February 2011. in a collaboration with the OpenModelica project.
Бағдарламаның жалпы көрінісі
Hopsan-ның қазіргі буыны екі бөліктен тұрады: графикалық пайдаланушы интерфейсі және симуляциялық өзекті кітапханасы. Бұл екеуі толығымен бөлектелген, сондықтан өзекті жеке пайдалануға болады, мысалы, кіріктірілген жүйелерде немесе мақсаттық компьютерлерде. Жүйелік модельдер кіріктірілген немесе сыртқы кітапханалардан алынған компоненттерді пайдаланып құрастырылады. Бұған гидравликалық, пневматикалық, электрлік, механикалық және басқару жүйелерінің компоненттері кіреді (фильтрлер, сызықтық емес функциялар және арифметикалық амалдар). Кітапхана компоненттері алдын ала компиляцияланады, сондықтан жұмыс істеу кезінде компиляция қажет болмайды. Пайдаланушылар өздерінің модельдерін жеке кітапхана файлдары түрінде құрастырып, Hopsan-ға жүктеуге болады. Modelica синтаксисін қолданатын автоматтандырылған, теңдеулерге негізделген компонент генераторы да бар. Модельдерді Mathematica арқылы теңдеулерден де жасауға болады. Сандық оңтайландыру құрастырылған құрал арқылы COMPLEX RF, COMPLEX RFP немесе бөлшектер тобының алгоритмдерін пайдаланып жүзеге асырылуы мүмкін. Монте-Карло сезімталдық талдауын жүргізуге де болады. Графиктік құрал жиілік спектрлерін жасауға және жиілік талдауын жүргізуге, Боде диаграммалары мен Найквист графиктерін құруға қабілетті. Hopsan модельдерін Simulink-ке экспорттауға болады. График деректерін XML, CSV, gnuplot және Matlab пішімдеріне экспорттау мүмкін. Hopsan симуляциялық өзегін wrapper кітапханасын пайдаланып LabVIEW Simulation Interface Toolkit-ке қосу бойынша жүргізілген тәжірибелер сәтті аяқталды. Функционалдық макет интерфейсін пайдаланып модельдерді импорттау және экспорттау қолдауы қазіргі уақытта іске асырылуда. Hopsan – Windows, Unix және Macintosh жүйелерінде жұмыс істеуге бағытталған кросс-платформалық жоба. Қазіргі бета нұсқасы тек Windows және Linux үшін қолжетімді, бірақ басқа жүйелерге де нұсқалар жасау жоспарлануда. Трансмиссиялық желі элементтері әдісі физикалық себептерге байланысты кейбір компоненттер арасындағы уақыт кешігуіне байланысты параллель орындауға өте ыңғайлы. Hopsan симуляцияларды жеке тізбектерге бөлуге қолдау көрсетеді, бұл көп ядролы процессорлардың мүмкіндіктерін пайдалануға мүмкіндік береді. Графикалық пайдаланушы интерфейсінің мүмкіндіктеріне Python сценарийлері, кері қайтару/қайта жасау функциясы, XML негізіндегі модель және конфигурация файлдары, ISO 1219 1 стандартына сәйкес гидравликалық символдар және компоненттер арасында ортақ пайдаланылатын жүйе параметрлері кіреді.
The current generation of Hopsan consists of two parts, a graphical user interface and a simulation core library. These are completely separated, so that the core can be used stand alone, for example in embedded systems or target computers. System models are built using components from the built in or external libraries. This includes components for hydraulic, pneumatic, electrical, mechanical and control systems (filters, non linear functions and arithmetic). The library components are pre compiled, so that no compilation is required during runtime. Custom user models can be created and compiled as separate library files, which can be loaded into Hopsan. There is also a built in automated equation based component generator using Modelica syntax. Models can also be generated from equations by using Mathematica. Numerical optimization can be performed by a built in tool, using COMPLEX RF, COMPLEX RFP or particle swarm algorithms. It is also possible to perform Monte Carlo sensitivity analysis. The plotting tool is capable of generating frequency spectrums and performing frequency analysis to generate Bode diagrams and Nyquist plots. Hopsan models can be exported to Simulink. Plot data can be exported to XML, CSV, gnuplot and Matlab. Experiments with including the Hopsan simulation core to LabVIEW Simulation Interface Toolkit by using a wrapper library have been successful. Support for model exchange, both import and export, by using the Functional Mock up Interface is currently being implemented. Hopsan is a cross platform project, with the intention of running on Windows, Unix and Macintosh systems. The current beta release is only available for Windows and Linux, but the intention is to create versions for the other systems as well. The transmission line element method is very suitable for parallel execution, due to physically motivated time delays between certain components. Hopsan has support for dividing simulations in separate threads, making it possible to take advantage of multicore processors. Features in the graphical user interface include Python scripting, an undo/redo function, XML based model and configuration files, hydraulic symbols according to the ISO 1219 1 standard and global system parameters that can be shared between components.