MapleSim의 주요 특징

• 신호 플로우와 물리 모델이 섞여 있는 모델링 환경
• 실제 시스템과 유사한 모델의 다이어그램 작성
• 다양한 물리 컴포넌트군을 이용한 손쉬운 모델링 환경
• 첨단 멀티 바디 시스템의 해석 및 시뮬레이션 기능
• 멀티 바디 동역학에서 MapleSim을 활용할 때의 이점
• 모델의 특성 해석을 실현한 설계 기술 문서 환경
• 시스템 모델의 방정식계(수식 모델)를 자동으로 생성
• 독특한 세계 최첨단 해석 기능에 의한 수식 모델의 자동 간소화
• 사용자의 수식 모델을 이용한 커스텀 컴포넌트 작성과 모델 재배포
• 엔지니어링에서는 없어서는 안될 물리 단위량의 자동 관리
• 최적화

※다른 모델링 제품과 비교(Maplesoft사 사이트로 이동하시려면 클릭하십시오.)

신호 플로우와 물리 모델이 섞여 있는 모델링 환경

• 제어 대상(플랜트)은 물리 모델링 방법을 이용하며 컨트롤러는 신호 플로우를 적용하는 것이 가능
• 증폭 회로나 스피커 등의 DSP 모델과 아날로그 모델의 혼재형 가능
• 검색용 표를 이용하여 실험값과 연계

실제 시스템과 유사한 모델의 다이어그램 작성

• 초기 개념 단계에서 글씨를 손으로 쓰는 모델 구성도와 비슷한 구성의 모델링을 실현
• 직관적인 모델링 기능에 의해 모델 개발에 드는 개발시간 단축 가능
• 시스템 다이어그램과 매우 유사한 모델 구성에 의해 쉽게 모델 검증이 가능

다양한 물리 컴포넌트군을 이용한 손쉬운 모델링 환경

• 풍부하고 다양한 방면에 걸친 모델링 컴포넌트를 표준으로 제공
  • 연속 및 이산 신호
  • 이산 이벤트
  • 회전 및 병진용 1차원 메커니컬
  • 아날로그, 디지털, 다상 전기 회로
  • 멀티 바디 동력학
  • 열역학(열전달)
• 다중 도메인 모델링을 용이하게 하는데 도움이 되는 기능
  • 컴포넌트 간의 접속가능 여부 판정
  • 컴포넌트 검색 기능
  • 즐겨찾기 도구상자를 이용하여 사용빈도가 높은 부품을 관리
  • 커스텀 컴포넌트 작성

첨단 멀티 바디 시스템의 해석 및 시뮬레이션 기능

• 3차원 공간 상에서 멀티 바디 모델 작성
• 그래프 이론에 근거한 효율적인 정역학, 동역학 시스템 모델(방정식계)을 도출
• 효율적인 적분기(수치적분)의 적용이 가능하도록 좌표계를 사용자가 선택
• 전기 회로나 열전달 등의 다른 물리 도메인과 매끄러운 연계

멀티 바디 동역학에서 MapleSim을 활용할 때의 이점

MapleSim을 이용하면 멀티 바디 시스템의 모델링, 시뮬레이션, 및 운동 방정식의 생성과 해석이 가능합니다. 물리 컴포넌트를 사용하여 해석 대상을 직감적으로 모델링할 수 있습니다.
MapleSim은 작성한 모델을 이용하여 수식을 자동으로 생성하므로 수식에 기반한 고속 시뮬레이션과 모델 해석을 실현합니다. 또 멀티 바디 모델의 자동 애니메이션 작성 기능에 의해 멀티 바디의 해석 결과를 애니메이션으로 만들어 시각적으로 확인할 수 있습니다. 3차원 멀티 바디 모델의 작성시에 틀리기 쉬운 좌표계 등도 확인이 가능하므로 효율적인 멀티 바디 모델링 환경을 내 것으로 만들 수 있습니다.
MapleSim Connector를 사용하면 작성한 멀티 바디 모델을 Simulink의 S-function 블록으로 이용할 수 있습니다.

로봇 암 등의 역학(정동역학)에 비해 다소 생소한 용어지만 역동역학이라고 하는 분야가 있습니다. 예를 들면 AnyBody(근골격 모델링 시뮬레이션시스템)를 사용하여 인간의 동작을 부여할 경우 해석 결과로서 인간의 근육에 가해지는 부하 등을 얻을 수 있습니다.

모델의 특성 해석을 실현한 설계 기술 문서 환경

• MapleSim 모델에서는 Maple 워크 시트나 Word, Excel, 텍스트 파일 등의 첨부가 가능
• MapleSim 애니메이션에서는 CAD 데이터(stl 형식)를 이용하여, 보다 사실적인 가시화 가능
• 미리 갖추어져 있는 Maple 워크 시트의 템플릿에 의해 모델식 생성, 선형 시스템 해석, 멀티 바디 해석, S-Function 블록 생성※1, LabVIEW용 블록※2, 사용자가 정의한 커스텀 컴포넌트 작성과 최적화 등의 처리를 적용하는 것이 가능
• 시뮬레이션에 이용하는 복수의 파라미터 세트를 저장하는 것이 가능

※1：S-Function 블록을 생성하려면 옵션 제품인 MapleSim Connector가 필요합니다.
※2： LabVIEW 블록을 생성하려면 옵션 제품인 MapleSim Connector for LabVIEW and NI VeriStand Software가 필요합니다.

시스템 모델의 방정식계(수식 모델)를 자동으로 생성

• 전기 회로나 DC모터, 멀티 바디 시스템 등의 방정식 모델을 자동으로 생성
• 생성된 방정식계는 Maple 워크 시트로 취득 가능
• 수작업에 의한 수식 도출에 비해, 매우 안전하고 재현가능한 수식 도출 환경을 실현
• 수식 모델의 도출에 의해, 차분화나 C코드로의 변환 등, 화이트 박스식 시뮬레이션 환경의 실현이 가능

독특한 세계 최첨단 해석 기능에 의한 수식 모델의 자동 간소화

• 시뮬레이션 실시 전에 장황한 방정식 및 상태 변수 제거(대입에 의한 제거)나 대수적인 간소화를 적용하여 계산 효율이 높은 모델식을 생성
• 필요에 따라서 미분 대수방정식(DAE)에서 상미분 방정식(ODE)으로의 변환을 적용하여 대수 루프 제거를 실현

사용자의 수식 모델을 이용한 커스텀 컴포넌트 작성과 모델 재배포

• 내장형에서는 제공되지 않은 독자적인 수식 모델을 토대로 컴포넌트 작성이 용이
• 커스텀 컴포넌트 작성 플로우는 워크 시트 상에서 실현되므로 모델에 첨부하여 다른 사용자와 공유하는 것이 가능

엔지니어링에서는 없어서는 안될 물리 단위량의 자동 관리

• SI단위계나 영국 단위계(Imperial) 등 각종 물리 단위계의 자동변환을 실현
• 콤보박스(combobox)로 단위량을 손쉽게 변경 가능

최적화

최적화란 어떤 설계 문제에 대해 최적인 파라미터 조합을 수리 계획법을 토대로 산출하는 방법입니다. 예를 들면 강도를 유지하면서 중량을 감소시키는 프레임 치수의 조합이나 진동을 최소로 억제하는 서스펜션 설정, 요구 사양을 만족하면서 제어 에너지를 최소화 하는 제어 파라미터 설정과 같은 복잡한 설계 문제에 적용할 수 있습니다.

시뮬레이션에 의한 가상 실험을 통해서 제품 개발 프로세스의 대폭적인 개선을 도모할 수 있지만 시뮬레이션과 이러한 최적화를 조합할 경우 더 큰 효과를 기대할 수 있습니다.

MapleSim의 수식 모델과 최적화

최적화에서는 설계 대상에 관해서 우선 설계 변수와 그 조건 및 목적 함수를 설정합니다. 그리고 이 목적 함수를 최소 또는 최대로 하기 위해 최적화 알고리즘에 의해서 설계 변수의 조합을 구합니다. 이 때 설계 변수와 목적 함수의 응답 간의 상관 부호가 일정하지 않은 경우 목적 함수의 응답은 아래 그림과 같이 요철로 표시합니다. 이것을 다봉성이라고 부릅니다.

다봉성 문제의 이미지

일반적으로 사용하는 국소 최적화 알고리즘에서는 이러한 다봉성 문제에 대해 실질적으로 최적인 설계 변수를 탐색할 수 없습니다. 이러한 경우 다봉성을 지닌 설계 문제에 대해서도 실질적으로 최적인 값을 탐색할 수 있는 광역 최적화 알고리즘을 이용할 필요가 있습니다.

Maple에는 표준으로 국소 최적화용 알고리즘이 갖추어져 있습니다. 또한 옵션 제품(Global Optimization Toolbox)을 이용하면 광역 최적화 알고리즘을 사용하는 것도 가능합니다. 이들 알고리즘을 다양한 최적화 문제에 적용하는 것이 가능합니다.

MapleSim을 이용하면 물리 모델의 수식을 취득할 수 있습니다. 이 수식 모델과 최적화 알고리즘을 조합함으로써 계산 효율이 매우 높은 최적화 계산을 실시하는 것이 가능합니다. 또한 임의의 동특성을 얻기 위한 파라미터값의 산출이나 모델 캘리브레이션 등에도 적용하는 것이 가능합니다.