MATLAB 5 - PowerPoint - PowerPoint by yPsYn3x

VIEWS: 137 PAGES: 66

									                                 HUMUSOFT s.r.o.




       MATLAB


    10.9.2008 Univerzita Pardubice




1
                                   HUMUSOFT s.r.o.


                MATLAB
          Matematické výpočty, řízení,
          zpracování signálu a obrazu,
             modelování a simulace


        Karel Bittner
    bittner@humusoft.cz

     www.humusoft.cz
     info@humusoft.cz

    www.mathworks.com

2
            HUMUSOFT s.r.o.                                        HUMUSOFT s.r.o.
                                   •   MATLAB, Simulink, Stateflow (The MathWorks, Inc.)
    Profil společnosti
                                        – technické výpočty, modelování a simulace…

    Název firmy: Humusoft s.r.o.   •   WITNESS (Lanner Group, Ltd.)
                                        – interaktivní simulace a optimalizace podnikových procesů
    Založena: 1991
                                   •   dSPACE - vývojové systémy (dSPACE GmbH.)
    Počet zaměstnanců: 15               – systémy pro řízení a simulace v reálném čase


    Sídlo: Praha 8, Pobřežní 20    •   Comsol Multiphysics (Comsol AB)
                                        – otevřený systém pro MKP analýzu


                                   •   Vývoj vlastního software & hardware (Humusoft s.r.o.)
                                        –   Virtual Reality Toolbox, Real Time Toolbox, RTWT
                                        –   měřicí karty
                                        –   modely pro výuku teorie řízení
                                        –   HeavyHorse (multiprocesorové stanice) !NOVINKA!

                                   •   Haptická zařízení a aplikace
3                                       – nástroje a zařízení pro tvorbu aplikací využívajících
                                          hmatovou interakci
                                        HUMUSOFT s.r.o.

    Obsah
    • Úvod
    • Grafika v MATLABu
    • Samostatně spustitelná aplikace
    • Matematika
    • Zpracování signálu
    • Zpracování obrazu
    • Návrh řízení
    • Seznámení s COMSOL Multiphysics




4
                                         HUMUSOFT s.r.o.

    Co je MATLAB
    • Integrované prostředí pro
      vědeckotechnické výpočty
    • Mocné grafické a výpočetní
      nástroje
       – technické výpočty
       – analýza a vizualizace dat
       – vývoj a testování algoritmů
       – sběr a zpracování dat
       – zpracování signálů a obrazů
       – programování a tvorba
         uživatelských aplikací
       – 2D, 3D grafika a GUI designér



5
                                                HUMUSOFT s.r.o.

    Co MATLAB nabízí?
    • Intuitivní uživatelské rozhraní
      MATLAB Desktop
    • Rychlé výpočetní jádro
    • Programovací jazyk 4. Generace
    • Více než 1 000 funkcí
    • Grafická uživatelská rozhraní (GUI)
    • Rozsáhlá HTML nápověda
    • Systém MATLAB je:
        – Modulární - toolboxy
        – Otevřený – uživatel může zobrazit i
          upravovat funkce
    • Od 2008a:
        – Objektově orientované programování
6
                                          HUMUSOFT s.r.o.

    Co je Simulink
    • Základní nadstavba MATLABu
    • Prostředí blokových schémat
    • Prvky pro tvorbu diferenciálních
      rovnic
    • Modelování, simulace a analýza
      dynamických systémů
    • Platforma pro Model Based
      Design
        – následně může být automaticky
          generován kód pro cílovou
          platformu




7
                                                 HUMUSOFT s.r.o.

    Co Simulink nabízí?
    • Přehledné grafické uživatelské prostředí
        – systém práce "drag and drop„
    • Hierarchické modelování využívající
      knihovny objektů a komponent
        – předdefinované knihovny bloků
        – tvorba vlastních funkčních bloků
    • Otevřené rozhraní pro tvorbu aplikací
        – začlenění kódu z programů MATLAB, C,
          Fortran
    • Hybridní simulace, simulace systémů s
      různými vzorkovacími frekvencemi,
      simulace víceúlohových (multi-task)
      systémů


8
                                                             HUMUSOFT s.r.o.

     Struktura systému MATLAB

                                                            Aplikace v reálném čase


                                                             Blocksety
                                                              (knihovny bloků)



       Tvorba
    samostatných   Toolboxy                                   Simulink
                                                Simulace a modelování dynamických systémů
      aplikací     (knihovny funkcí)




                                                MATLAB
                                       Výpočty, programování, vizualizace...
9
                                             HUMUSOFT s.r.o.

     Oblasti využití systému MATLAB
     • Tradiční
         – Letectví, kosmonautika a obrana
         – Automobilový průmysl
         – Automatizace a strojírenství
         – Komunikace, elektronika,
           polovodiče a výpočetní technika
         – Školství
     • Nově vznikající
         – Biotechnologie, zdravotnictví a
           farmacie
         – Finance a ekonomika
         – Chemie a petrochemie
         – Přírodní vědy
         – Energetika a veřejné služby
10
                              HUMUSOFT s.r.o.

     Tok informací a dat v MATLABu
     vstupy         řešení           výstupy




11
                                                 HUMUSOFT s.r.o.

     Grafika v MATLABu
     • 2D
        – čárové spojnicové grafy
        – schodové grafy
        – bodové grafy
        – sloupcové grafy
     • 3D
        – čárové grafy v prostoru
        – plošné grafy
     • Objemová
        – vizualizace hodnot veličin v objemu
        – vizualizace vektorů veličin v objemu



12
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Graphical User Interface (GUI)
     • Tvorba grafického rozhraní pro
       snadné ovládání algoritmů uživateli
     • Veškeré standardní ovládací prvky
         – tlačítko, slider, textové pole,
           editovatelné pole, seznam, menu …
     • Vhodné pro tvorbu stand-alone
       aplikací
     • GUIDE – editor pro tvorbu GUI
         – layout editor
         – m-file editor
         – property inspector
         – object browser
         – menu editor, toolbar editor

13
                                                            HUMUSOFT s.r.o.

     Matlab Compiler
     • Vytváří stand-alone aplikace z
       programů v MATLABU
     • Lze použít většinu výpočetních a
       grafických funkcí MATLABu včetně
       vlastního GUI
     • Aplikaci je pak možné distribuovat
         – k využívání aplikace není potřeba licence
           MATLABu – pokrývá licence MATLAB
           Compileru
              • v rámci komerční licence lze aplikaci
                zcela libovolně šířit
              • v rámci školní licence lze aplikaci šířit
                pouze bezplatně a musí být zajištěno
                její pouze nekomerční (školní) využití
         – ke spuštění aplikace není nutná instalace
           MATLABu (uživatel bez MATLABu musí
           mít nainstalován MCR)
14
                                                     HUMUSOFT s.r.o.

     Rozšíření MATLAB Compileru
     • MATLAB Builder EX
        – vytvoření samostatného doplňku pro Excel
        – Umožní začlenit do Excelu pokročilé
          algoritmy z MATLABu
     • MATLAB Builder JA
        – začlenění aplikace z MATLABu do
          programů v jazyce JAVA
     • MATLAB Builder NE
        – začlenění aplikace z MATLABu do
          programu vytvořením .NET nebo COM
          komponent
     • Šíření pokrývá licence na MATLAB
       Compiler
     • Uživatel bez MATLABu musí mít
       nainstalován MCR
15
                                       HUMUSOFT s.r.o.

     Matematika
     • Řešení diferenciálních rovnic
         – MATLAB
         – COMSOL Multiphysics
     • Statistika a optimalizace
         – Statistics Toolbox
         – Optimization Toolbox
     • Symbolické výpočty
         – Symbolic Math Toolbox




16
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Řešení ODE a PDE
     • ODE
        – základní nástroj pro řešení ODE je
          Simulink
        – výběr z několika řešičů různých
          řádů (typu Runge-Kutta, prediktor-
          korektor)
        – umožňuje řešit komplexní systémy
          s ODE včetně nelinearit,
          nespojitostí, ...
     • PDE
        – COMSOL Multiphysics
        – rozsáhlý modulární systém
        – řešení PDE ve 3D



17
                                         HUMUSOFT s.r.o.

     Optimization Toolbox
     • Rozsáhlý soubor algoritmů
       pro optimalizaci
        – podmíněné, nepodmíněné,
          spojité i diskrétní úlohy
     • Umožňuje řešit:
        – lineární programování
        – kvadratické programování
        – nelineární optimalizace
        – nelineární metoda
          nejmenších čtverců
        – řešení soustav nelineárních
          rovnic
        – vícekriteriální optimalizace
     • Funkce do příkazové řádky
18   • GUI
                                                       HUMUSOFT s.r.o.

     Symbolic Math Toolbox
     • Symbolické výpočetní jádro
     • Vnáší symbolické výpočty do numerického
       prostředí MATLABu
        – aritmetika s proměnnou přesností
        – kalkulus (derivace, integrály, limity, …)
        – lineární algebra (inverze, determinant, …)
        – řešení rovnic (algebraické, diferenciální)
        – transformace (Fourier, Laplace, Z)




19
                                                    HUMUSOFT s.r.o.

     Návrh řízení
     • Modelování regulačních schémat, optimalizace nastavení
       regulátorů, linearize modelů
         – Simulink
         – Simulink Response Optimization
         – Simulink Control Design
     • Analýza regulátorů a návrh pokročilých regulačních struktur
         – Control System Toolbox
     • Modelování událostně řízených systémů
         – Stateflow




20
                                       HUMUSOFT s.r.o.

     Simulink
     • Základní nástroj pro návrh
       systémů řízení
     • Modelování dynamických
       soustav
         – lineárních
         – nelineárních
     • Návrh a modelování regulátorů
         – spojité
         – diskrétní
     • Propojením soustav s
       regulátory lze modelovat
       libovolné regulační smyčky



21
                                           HUMUSOFT s.r.o.

     Simulink
     • Ke zjištění odezvy regulace lze
       využít bohaté knihovny vstupních
       signálů
        – přechodové charakteristiky
        – frekvenční odezvy
        – ...
     • Snadné modelování a porovnání
       různých variant řízení :
        – klasické regulace
                • dvoupolohová, PID, ...
        – obecné polynomiální regulátory
        – stavové regulátory
        – pozorovatelé, Kalmanovy filtry
        – ...
22
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Simulink Response Optimization
     • Nástroj pro optimalizaci chování
       modelu systému
         – grafické rozhraní pro nastavení
           omezení signálu
         – volba měnitelných parametrů pro
           optimalizaci
         – převádí omezení v časové oblasti
           na optimalizační úlohu (numerické
           optimalizace)
         – využívá funkce Optimization
           Toolboxu
     • Nastavení parametrů regulátoru
         – optimalizace chování v uzavřené
           smyčce


23
                                              HUMUSOFT s.r.o.

     Simulink Control Design
     • Návrh řídících systémů pro
       nelineární soustavy
     • Linearizace soustavy
        – Simulink linearization engine
        – výpočet pracovního bodu
             • specifikací
             • simulací
        – extrakce lineárního modelu ze
          Simulinkového schématu
     • Návrh regulátoru v Simuliku
        – volba bloku regulátoru pro ladění
          parametrů
        – spolupracuje s Control System
          Toolboxem

24
                                                 HUMUSOFT s.r.o.

     Control System Toolbox
     • Analýza regulačních obvodů
     • Modelování a analýza lineárních
       systémů v MATLABu
         – reprezentace v ss, tf, zpk
         – spojité i diskrétní
         – extrakce vlastností (póly, nuly, …)
         – časové a frekvenční odezvy
     • Návrh regulátoru
         – SISO Design Tool
              • volba zapojení
              • grafický a číselný návrh
              • automatické ladění
         – další funkce (LQG, Kalman)
     • V Simulinku blok LTI system
25
                                              HUMUSOFT s.r.o.

     Stateflow
     • Modelování událostmi řízených
       systémů
        – Teorie konečných automatů
        – Stavový popis a vývojové
          diagramy
        – Začlenění událostmi řízené logiky
        – Intuitivní grafické uživatelské
          rozhraní
        – Plná integrace do modelů
          Simulinku
     • Stateflow Coder
        – Automatické generování kódu v
          jazyce C



26
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Virtual Reality Toolbox
     • Zahrnutí virtuální reality do
       prostředí MATLABu a Simulinku
        – zobrazení „živé“ virtuální scény
          během simulace
     • Modely jsou ve VRML
        – určení parametrů které se zadávají
          z MATLABu či Simulinku
     • Součástí VR Toolboxu je VRML
       editor
     • Model ve VRML lze exportovat z
       CAD systémů




27
                                                                          HUMUSOFT s.r.o.

     Fyzikální modelování
     • Modelování skládáním bloků,
       které reprezentují prvky
       reálného světa




                                                                                                           SimElectronics
                                                                             SimMechanics
                                                          SimHydraulics
                                       SimPowerSystems




                                                                                            SimDriveline
     • Propojení bloků signály s
       obousměrnou interakcí
       reprezentujícími tok energie
     • Propojení se Simulinkem přes
       bloky senzorů a akčních prvků
     • Blocksety:                                                           Simscape
         – Simscape                                      MATLAB, Simulink
         – SimHydraulics
         – SimMechanics
         – SimDriveline
         – SimElectronics
28       – SimPowerSystems
                                                  HUMUSOFT s.r.o.

     Simscape
     • Simscape obsahuje základní
       fyzikální prvky ze čtyř oblastí
         – mechanické prvky
             • hmota, pružina, tlumič
             • translace nebo rotace
         – hydraulické prvky
             • odporové potrubí, otvor, nádoba,
               hydromechanický převodník
         – elektronické prvky
             • odpor, kondenzátor, cívka, zdroj
         – tepelné děje
             • přenos tepla kondukcí, konvekcí,
               radiací




29
                                HUMUSOFT s.r.o.

     SimHydraulics
     • Modelování komplexních
       hydraulických soustav
     • Obsahuje prvky pro
        – hydromotory
        – ventily
        – potrubí
        – lokální odpory




30
                                                HUMUSOFT s.r.o.

     SimMechanics
     • Modelování složitých
       kinematických soustav
     • Obsahuje bloky pro reprezentaci
         – těles a kloubů ve 3D
         – vazeb
         – silového působení
         – senzorů pohybu
     • 3D vizualizace ve spojení s
       Virtual Reality Toolboxem
     • Import CAD modelu do
       SimMechanics
         – MathWorks vyvíjí CAD pluginy které
           jsou integrované do CAD systémů


31
                                       HUMUSOFT s.r.o.

     SimDriveline
     • Modelování rotačních
       mechanických soustav
     • Obsahuje bloky pro
       reprezentaci
         – momentu setrvačnosti
         – rozličných převodovek
         – prvků reálných automobilů
     • Nástroj je speciálně určený
       pro využití automobilovém
       průmyslu




32
                                            HUMUSOFT s.r.o.

     SimElectronics
     • Modelování elektronických
       obvodů
     • Obsahuje bloky pro
       reprezentaci
        – napěťových a proudových
          zdrojů
        – pasivních prvků
        – polovodičů (diody, tranzistory)
        – senzorů
        – elektromotorů
     • Rozšíření o knihovnu SPICE
       kompatibilní prvků



33
                                                    HUMUSOFT s.r.o.

     SimPowerSystems
     • Zaměřeno na simulaci výkonové
       elektroniky a energetických
       systémů
     • Bloky pro reprezentaci
        – elektrických zdrojů a prvky
        – výkonová elektronika
        – elektrické stroje
        – měření
        – elektrické pohony, distribuované
          zdroje, transformátory, ...
        – spojité a diskrétní řízení, fázory, ...




34
                                                HUMUSOFT s.r.o.

     Zpracování signálu a obrazu
     • Zpracování signálu v MATLABu
        – Data Acquisition Toolbox
        – Signal Processing Toolbox
        – Filter Design Toolbox
     • Zpracování signálu v Simulinku
        – Signal Processing Blockset
     • Zpracování obrazu v MATLABu
        – Image Acquisition Toolbox
        – Image Processing Toolbox
     • Zpracování videa v Simulinku
        – Video and Image Processing Blockset



35
                                          HUMUSOFT s.r.o.

     Data Acquisition Toolbox
     • Připojení HW pro vstup a
       výstup dat
        – I/O karty do PC - Analogové
          i digitální porty
        – zvukové karty
     • Rozsáhlá podpora zařízení
        – http://www.mathworks.com/
          products/daq/supportedio.html
     • Možnosti ovládání
        – příkazy z příkazové řádky
          MATLABu
        – GUI interface v MATLABu
        – bloky v Simulinku


36
                                             HUMUSOFT s.r.o.

     Signal Processing Toolbox
     • Široký rozsah operací pro signal
       processing
         – návrh filtrů a filtrace signálů
              • diskrétní i analogové
              • filtry typu FIR a IIR
         – lineární transformace systémů
              • reprezentace systému jako
                přenos, stavový model, …
         – okna
         – spektrální analýza
         – transformace
              • Fourierova, Hilbertova, …
         – statistické zpracování signálu
              • korelace, kovariance, …


37
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Signal Processing Toolbox
        – parametrické modelování
             • autoregresivní modelování
             • frekvenční odezva filtrů
        – lineární predikce
             • výpočet koeficientů
        – multirate zpracování signálů
        – tvorba signálů
             • periodické i aperiodické
     • Funkce jsou převážně m-file
        – lze měnit, přidávat vlastní kód, …
     • Příkazy příkazové řádky nebo GUI




38
                                                  HUMUSOFT s.r.o.

     Filter Design Toolbox
     • Rozšiřuje Signal Processing
       Toolbox
     • Pokročilý návrh, simulace a
       analýza filtrů
         – rozšíření návrhu FIR a IIR filtrů
         – adaptivní filtry
              • 30 různých algoritmů
         – multirate filtry
     • + Fixed Point Toolbox
         – rozšíření o návrh fixed-point filtrů
     • + Filter Design HDL Coder
         – genetování VHDL a Verilog kódu
           pro fixed-point filtry


39
                                                        HUMUSOFT s.r.o.

     Signal Processing Blockset
     • Simulace algoritmů pro zpracování
       signálů
        – filtrace
             • návrh digitálních a analogových filtrů
             • adaptivní filtry
        – transformace
             • Fourierova, cosinová, …
        – statistika
             • střední hodnota, rozptyl, korelace,
               histogram
        – spektrální odhad
     • Přináší Frame-based zpracování do
       Simulinku
     • + Real-Time Workshop
        – automatické generování C kódu
40
                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Image Acquizition Toolbox
     • Připojení HW pro získávání obrazu
        – web kamery
        – framegrabbery
     • Rozsáhlá podpora zařízení
        – http://www.mathworks.com/products/
          imaq/supportedio.html
     • Možnosti ovládání
        – příkazy z příkazové řádky MATLABu
        – GUI interface v MATLABu
        – blok v Simulinku




41
                                                     HUMUSOFT s.r.o.

     Image Processing Toolbox
     • Soubor funkcí pro zpracování
       obrazu
        – prostorové transformace
             • změna velikosti, rotace
             • obecné transformace zdané maticí
        – lineární filtrace a návrh filtrů
             • 2D filtry
        – frekvenční transformace
             • Fourierova, cosinová, …
        – morfologické operace
             • dilatace, eroze
        – analýza a zlepšení obrázků
             • informace o pixelech, histogram
             • detekce okraje objektů, hran
             • zlepšení intenzity, odstranění šumu
42
                                             HUMUSOFT s.r.o.

     Image Processing Toolbox
         – deblurring
         – barvy
              • redukce barev
              • konverze mezi barevnými
                prostory
              • RGB, indexová, šedá škála,
                černo-bílá
              • HSV, YIQ, YCbCr
         – čtení a zápis DICOM souborů
     • Funkce jsou většinou m-file
         – lze je zobrazit i editovat
     • Funkce příkazové řádky
     • GUI
         – sada modulárních nástrojů pro
           základní operace
43
     • Sekvence obrázků - video
                                                  HUMUSOFT s.r.o.

     Video and Image Processing Blockset
     • Zpracování obrazu v Simulinku
     • Vnáší čas do práce s obrázky  video
     • Knihovny bloků
        – vstup a zobrazení videa
        – filtrace
        – geometrické a frekvenční transformace
        – morfologické operace
        – statistické funkce
        – analýza a vylepšení obrazu
     • + Image Acquisition Toolbox
        – zpracování živého videa
     • + Real-Time Workshop
        – automatické generování embedded C
44        kódu
                                                    HUMUSOFT s.r.o.

     Aplikace v reálném čase
     • Testování algoritmů ve spojení s reálnými
       systémy (HIL simulace)
     • Tři úrovně Real-Time Aplikací
         – Přímo v Simulinku (bez RTW)
             • Real-Time Toolbox
         – Pod Windows na PC
             • Real-Time Windows Target
         – Na jiné platformě
             • xPC Target
             • systémy dSPACE
     • Automatické generování kódu pro aplikace v
       reálném čase
         – Real-Time Workshop


45
                                              HUMUSOFT s.r.o.

     Real-Time Toolbox
     • Propojení Simulinku s okolním
       světem v reálném čase
        – založen na výkonném jádře
          reálného času
        – knihovna bloků umožňuje práci v
          reálném čase bez nutnosti použití
          dalších nástrojů
        – práce s externími analogovými a
          digitálními signály
        – podpora více než 300 typů I/O
          karet
        – vzorkovací frekvence až 1 kHz
     • Není potřeba Real-Time
       Workshop


46
                                              HUMUSOFT s.r.o.

     Real-Time Workshop
     • Překlad modelů navržených v
       Simulinku a kódu z Embedded
       MATLABu do jazyka C
        – napojení výpočetního prostředí
          MATLAB & Simulink na veličiny
          reálného světa
        – univerzální zdrojový text
        – bohaté komentáře
        – optimalizace z hlediska rychlosti
        – možnost překladu do spustitelného
          kódu pro různé platformy
     • RTW Embedded Coder
        – pro využití v embedded zařízeních
        – optimalizace z hlediska velikosti
        – širší možnosti nastavení kódu
47
                                                 HUMUSOFT s.r.o.

     Real-Time Windows Target
     • Pro návrh a testování řídicích
       systémů
         – spouštění modelů vytvořených v
           Simulinku samostatně na platformě
           MS-Windows XP, Vista v reálném
           čase
         – začlenění digitálních i analogových
           I/O jednotek
         – podpora více než 300 typů I/O karet
         – DSP operace se vzorkovacím
           kmitočtem až 40 kHz
         – spustitelný kód generován Real-Time
           Workshopem
         – propojení se Simulinkem pro ladění
           parametrů bloků a zobrazení veličin
           v reálném čase
48       – vhodné pro HIL simulace
                                                             HUMUSOFT s.r.o.

     Www zdroje informací
     • Internetové stránky
         – www.humusoft.cz
             • domovská stránka firmy Humusoft s.r.o.
         – www.mathworks.com
             • domovská stránka firmy The MathWorks, Inc.
     • MATLAB central
         – prostor pro vzájemnou komunikaci mezi uživateli a příznivci systému
           MATLAB/Simulink (otevřená platforma pro prezentaci vlastních aplikací,
           výměnu souborů, názorů i zkušeností)
             • www.mathworks.com/matlabcentral/




49
                                                               HUMUSOFT s.r.o.

     Www zdroje informací
     • Webové semináře (webinars)
        – on-line semináře zdarma probíhající na internetu v reálném čase v
          daný den a hodinu
        – videa webových seminářů, které již proběhli, jsou ke stažení
        – v angličtině (The MathWorks), češtině, slovenštině
        – přehled připravovaných a archiv uskutečněných webových seminářů
             • www.humusoft.cz/matlab/seminar.htm
     • Školení
        – Firma HUMUSOFT provádí školení na MATLAB, Simulink, Stateflow,
          Real Time Workshop, fyzikální modelování
        – zhruba 1x za dva měsíce, termíny jsou vyhlašovány 3 týdny předem
             • http://www.humusoft.cz/matlab/skoleni.htm




50
                                                            HUMUSOFT s.r.o.

     Www zdroje informací
     • Knihy a publikace
        – CZ/SK knihy a publikace využívající nebo popisující systém
          MATLAB/Simulink
            • www.humusoft.cz/matlab/knihy.htm
        – kompletní seznam knih a publikací využívajících nebo popisujících systém
          MATLAB/Simulink
            • www.mathworks.com/support/books/
     • Konference MATLAB
        – příspěvky uživatelů o využití systému MATLAB/Simulink v praxi
            • www.humusoft.cz/akce/matlab07
     • Diskuzní skupiny
        – Česká a slovenská skupina uživatelů MATLABu (CSMUG)
            • www.humusoft.cz/matlab/csmugcz.htm



51
                                                  HUMUSOFT s.r.o.

     Zkušební verze
     • Plnohodnotná verze MATLAB
     • Časově omezena na 30 dní
     • Možnost libovolných toolboxů a blocksetů
     • V případě zájmu nás kontaktujte
        – info@humusoft.cz




52
                               HUMUSOFT s.r.o.




     COMSOL Multiphysics

           www.humusoft.cz
         bittner@humusoft.cz

          www.comsol.com




53
     COMSOL Multiphysics   HUMUSOFT s.r.o.




54
           COMSOL Multiphysics                            HUMUSOFT s.r.o.

     COMSOL Multiphysics                        COMSOL Script
       Material Library                                              MATLAB
                                      CATIA V4, V5
     CAD Import Module                    Pro/E
                                    Autodesk Inventor
     Heat Transfer Module               VDA-FS
                                       SolidWorks
        Earth Science
        MEMS Module
      Acoustics Module
        AC/DC Module                                      Optimization Lab
          RF Module
                                                        Signals & Systems Lab
 Structural Mechanics Module
      Chemical Engineering Module                Reaction Engineering Lab

55
           COMSOL Script                                  HUMUSOFT s.r.o.

• Samostatné programovací prostředí
     – rozšiřuje možnosti COMSOL Multiphysics
     – používá vlastní interpret
     – umožňuje tvorbu samostatných aplikací
         • Uživatelské funkce, práce s M-soubory, kompatibilita s MATLABem
     – obsahuje kolem 500 funkcí
         • Maticové operace, lineární algebra, zpracování dat
         • Frekvenční analýza, řešení ODE
         • Funkce pro tvorbu grafických objektů (COMSOL Multiphysics)
• Nadstavbové moduly COMSOL Scriptu
     – Optimization Lab
     – Signals & Systems Lab
     – COMSOL Reaction Engineering Lab


56
          COMSOL Multiphysics                          HUMUSOFT s.r.o.

     Pracovní postup
       – volba jednoho nebo více aplikačních režimů (PDE)
       – vytvoření geometrického modelu
       – zadání fyzikálních veličin (subdomény, okrajové podmínky)
       – generování FEM sítě
       – řešní úlohy
       – postprocesor (následné zpracování)
       – komunikace s MATLABem nebo s COMSOL Scriptem
       – optimalizce úloh




57
           COMSOL Multiphysics                          HUMUSOFT s.r.o.
• Structural Mechanics Module - aplikace založené na:
     – Plane strain, plane stress
     – Mindlinovské desky
     – Solid, Stress-Strain
     – Skořepiny
     – 2D, 3D Eulerovy nosníky
     – 2D, 3D přhradové konstrukce
• Piezoelektrické vlivy
• Tepelné zatížení konstrukce
     – Solid, Stress-Strain s přestupem tepla vedením
     – Skořepiny s přestupem tepla vedením
• Fluid Structure Interaction
     – Solid, Stress-Strain

58
          COMSOL Multiphysics                                  HUMUSOFT s.r.o.
 • Structural Mechanics Module – pokračování
 • Typy analýzy:
     – Statická (v čase konstatntní stavy)
     – Zjišťování netlumených vlastních frekvencí (volné vibrace)
     – Tlumené vlastní frekvence
     – Přechodové stavy (úlohy závislé na čase)
     – Frekvenční odezvy (ustálená odezva na harmonické zatížení)
     – Kvazistatická analýza (zanedbání vlivu hmoty, časové měřítko je dlouhé)
     – Parametrická analýza
     – Velké deformace (Greenova věta, 2. Piola-Kirchhoff napětí), pouze v modelu
       kontinua
     – Lineární vzpěr (ztužující vliv napjatosti z nelineárních vztahů pro deformaci),
       pouze v modelu kontinua
     – Elastoplastická analýza (izotropní a kinematické zpevňování)
     – Únavová analýza (proporcionální zatížení s konstantní a proměnnou
       amplitudou, neproporcionální zatížení s konstantní amplitudou), nutno Script
       nebo MATLAB
59
           COMSOL Multiphysics                                         HUMUSOFT s.r.o.
 • Prattův most z příhradových nosníků
     – kombinace 3D příhradové konstrukce a zatížení konstrukce (skořepina)
         • Zatížení konstrukce vlastní tíhou
         • Zatížení konstrukce statickým zatížením (stojící auto s přívěsem)
         • Analýza vlastních frekvencí, frekvenční módy




60
               COMSOL Multiphysics                                       HUMUSOFT s.r.o.
• Zatížení háčku na úložné skříňce automobilu
     – Nelineární analýza (díky interakci mezi háčkem a zarážkou,
       elesto-plastické oblast pro háček, nelinearity v geometrii díky
       velkým deformacím)
     – Znalost síly pro posuv háčku: F = 2*sqrt(Fx^2+Fy^2+Fz^2)
     – Posuv ve směru osy x:
        -Displ_max*((para<=1)*para+(para>1)*(2-para))




     – Parametrický řešič v rozsahu parametru: 0 0.2:0.1:2
     – Scaling počítaných proměnných a parametrů (velké rozdíly v
       hodnotách)




61
             COMSOL Multiphysics                                      HUMUSOFT s.r.o.

     • Gumové těsnění dveří automobilu
        – Hyperplastický materiál, výpočet velkých deformací
        – Obecně výpočet z deformační energie:                                 A0
            • Neo Hookův zákon




                                                                    C - Cauchy – Green tenzor
            • Mooney Rivlin
                                                                     k - modul objemové pružnosti
                                                                    Jel - změna objemu vlivem tepla



                                     Adiabatické stlační vzduchu:




                                                                               A

62
              COMSOL Multiphysics                                   HUMUSOFT s.r.o.

     • Šíření zvuku v interiéru automobilu
         – Bodový zdroj zvuku v interiéru automobilu (ve tvaru kostky), měřeno ve druhém bodě
         – Frekvence v rozsahu 490 – 500 Hz pro 11 hodnot




63
               COMSOL Multiphysics                                   HUMUSOFT s.r.o.
     • Požadavky na HW
        – Windows 2000, Windows XP, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Vista (32
          a 64 bit)
        – Pentium III nebo novější (AMD Opteron, AMD Athlon 64, Pentium 4 s EM64T, nebo Xeon
          s EM64T)
        – OpenGL 1.1 Microsoft nebo akcelerátor podporující OpenGL 1.1, nebo Direct X verze 8.0
          nebo pozdější. Grafická karta min. 32 MB paměti.
        – Pro práci s MATLABem verze 7.0, 7.0.1, 7.0.4, 7.1, 2006a/b, 2007a/b
        – minimální doporužená RAM 1 GB
     • Unix
        –   Solaris 8,9,10 (UltraSPARC II nebo pozdější)
        –   Linux (AMD Opteron, AMD Athlon 64, EM64T, Itanium 2)
        –   Debian 3.0, RedHat Enterprise 4, Fedora Core 5, SUSE 9.0, 9.3, 10.1
        –   64-bit: SUSE 9.0, 9.3 10.1, RedHat Enterprise 4 (AMD64/Intel EM64T)
        – MAC, PowerPC G4 nebo PowerPC G5, Intel processor




64
                                                          HUMUSOFT s.r.o.

           Www zdroje informací
     Internetové stránky
         - www.humusoft.cz
             domovská stránka firmy Humusoft s.r.o.
         - www.comsol.com
             domovská stránka firmy COMSOL AB.


     Workshops and Events - COMSOL
             Plánované semináře a školení pořádané firmou COMSOL v Evropě a v
               Americe
         - www.comsol.eu/training/
     Technická podpora – COMSOL
         - www.comsol.eu/support/
     Galerie příkladů
65
         - www.comsol.eu/showroom/
                      HUMUSOFT s.r.o.




     Děkuji za pozornost.



                         Karel Bittner
66                    bittner@humusoft.cz

								
To top