Modellierung und Simulation pneumatischer Systeme in Dymola/Modelica unter Verwendung von Bondgrafen

Beschreibung

Dymola ist die heute am weitest entwickelte Software zur Modellierung und Simulation physikalischer Systeme. Dymola ist voll objektorientiert und bietet dem Anwender eine graphische Oberfläche an, die es erlaubt, auch sehr komplexe Systeme so zu modellieren, dass die resultierenden Modelle einfach wartbar bleiben [1].

Um die Wartbarkeit der Modelle zu maximieren ist es nützlich, so weit hinunter wie möglich grafisch zu modellieren, d.h. den Übergang zur Gleichungsmodellierung so spät wie möglich vorzunehmen. Bondgrafen eignen sich besonders gut zur Modellierung komplexer physikalischer Vorgänge, weil sie die primitivste grafische Modellierungsmethodik darstellen, die noch vollumfänglich objektorientiert ist. Der Übergang von der Ebene der Bondgrafen zur Gleichungsebene ist trivial und so generisch, dass er ein für allemal programmiert werden kann. Somit muss der Anwender einer Bondgrafenbibliothek kaum je irgendwelche physikalischen Phänomene mittels Gleichungen beschreiben.

Aufgabenstellung

In dieser Semesterarbeit soll eine Dymola/Modelica Bibliothek zur grafischen Modellierung pneumatischer Systeme erstellt werden, die intern auf einer Bondgrafendarstellung beruht. Diese Bibliothek soll mindestens so mächtig sein wie die Pneumatics-light Bibliothek, die mit Dymola 6 mitgeliefert wurde.

Diese Bibliothek soll zunächst als unabhängige Bibliothek entwickelt werden, die intern Modelle der BondLib Bibliothek [2] aufruft. In einem späteren Zeitpunkt soll die Bibliothek als Unterbibliothek in die BondLib Bibliothek aufgenommen werden.

Im Gegensatz zur bestehenden Bibliothek sollen die Modelle der neuen Bibliothek auch thermische Schnittstellen aufweisen, die die Wärmeentwicklung modellieren. Die thermischen Ports sollen wahlweise verschaltet oder offen gelassen werden können, wie dies z.B. auch auf die Modelle der elektrischen Unterbibliothek der BondLib Bibliothek [3] zutrifft.

Es sollen einige Testmodelle erstellt werden, die die Verwendung der neuen Bibliothek illustrieren.

Die einzelnen Modelle sollen in ähnlicher Weise dokumentiert werden, wie dies auf die Modelle der BondLib Bibliothek zutrifft. Es soll auch eine maschinell lesbare Gebrauchsanleitung in HTML Format erstellt werden, welche wie im Fall der BondLib Bibliothek von der Bibliothek aus aufgerufen werden kann.

Als Beispiel mag eine kürzlich entwickelte Hydraulikbibliothek [4] dienen.


Referenzen

  1. Brück, D., H. Elmqvist, H. Olsson, S.E. Mattsson (2002), Dymola for Multi-Engineering Modeling and Simulation, Proc. 2nd International Modelica Conference, Oberpfaffenhofen, Deutschland, pp. 55:1-55:8.

  2. Cellier, F.E. and A. Nebot (2005), The Modelica Bond Graph Library, Proc. 4th International Modelica Conference, Hamburg, Deutschland, Vol.1, pp. 57-65.

  3. Cellier, F.E., C. Clauß and A. Urquía (2007), Electronic Circuit Modeling and Simulation in Modelica, Proc. 6th Eurosim Congress on Modelling and Simulation, Ljubljana, Slovenia, Vol.2, pp. 1-10.

  4. Theurillat, R.S. (2011), Modeling and Simulation of Hydraulic Systems in Dymola/Modelica by Means of Bond Graph, Dept. Maschinenbau, ETH Zürich, Zürich, Schweiz.


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Modifiziert: 28. September 2012 -- © François Cellier