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事例・技術情報

モデルベース開発による設計プロセス

モデルベース開発を用いた時の設計プロセスのイメージについて、次図を例に説明します。


モデルベース開発手法を用いた設計プロセス

1.モデル化:個別機能のモデリング

システム設計・開発に用いられる「シミュレーション対象である物理モデル」をプラントモデルと呼びます。具体的には、モータやエンジン、オルタネータや産業用ロボットのアーム、などがこれに相当します。つまり、システムシミュレーションを行う場合、これらのプラントモデルを実際の「物」のようにつなぎ合わせて全体の性能を評価するわけですからこのプラントモデルをどう作るかが性能予測の鍵になります。また、制御を行う場合においても、制御対象がプラントモデルとなりますのでここでもこのモデルをどう作り込むかが重要になります。このプラントを制御するコントローラを設計する場合、まだプラント(実機)がないため、プラントモデルを作成します。プラントモデルは、コントローラ設計に必要なプラントの応答を出力します。

2.システムシミュレーション

システムは複数のプラントモデルが介在することが普通ですが、ここではこれら個別に構築したプラントモデル、制御モデルを同時に考慮したシミュレーション環境を提供します。これにより、個別部品の最適化、技術のブレークスルーからシステム全体での最適化、事前検討が可能になります。

3.制御設計

コントローラ設計(制御系設計)ではプラントモデルを使って、制御系設計を行います。つまり、プラントの実機の完成を待たずにコントローラを設計することができます。

4.実装

制御設計においてプラントモデルを考慮して設計したコントローラを、ハードウェアに実装することができます。これをラピッドプロトと呼ぶこともあります。 また、(2)のシステムシミュレーションモデルから直接S-functionやCコードの生成をすることも可能です。

5.実機検証

National Instruments社製品などハードウェアに、設計したコントローラを実装し、これとプラントの試作品を組み合わせて、設計したコントローラの実機検証を行うことができます。

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