شروع کار با مودلیکا (محیط‌های مدلسازی مودلیکا)

برای آنکه بتوانید از Modelica برای حل مسائل واقعی استفاده کنید، نیاز به استفاه از محیط مدل­سازی و شبیه‌سازی دارید. محیط مناسب امکانات زیر را در اختیار شما می­‌گذارد:

  • دارا بودن محیط گرافیکی
  • ساده‌سازی معادلات سیستم با استفاده از روشهای نمادین (symbolic transformations) و ترجمه مدل
  • شبیه­‌سازی مدل ترجمه شده با استفاده از روشهای انتگرالگیری عددی و مشاهده نتایج.

ادامه خواندن “شروع کار با مودلیکا (محیط‌های مدلسازی مودلیکا)”

ویرایش 4.1 SystemModeler

ویرایش 4.1 نرم افزار SystemModeler نیز ارائه گردید. برخی از امکانات اضافه شده در این ویرایش عبارتند از:

_FMI_Blog-art_WSM_S

  • استفاده از قطعات کتابخانه جدید  Modelica Standard Library – Version 3.2.1
  • بهبود رابط گرافیکی کاربر
  • بهبود پشتیبانی از واحدها
  • امکان استفاده از خروجی یک شبیه سازی به عنوان ورودی شبیه سازی دیگر
  • بهبود جستجو در فایلهای کمکی همراه نرم افزار
  • دسترسی به مثالهای کتاب Modelica By Example
  • ارتباط قویتر با نرم افزار ریاضی بسیار قدرتمند mathematica
  • بهبود قابلیت ایجاد خروجی استاندارد FMI از مدلها
  • بهبود قابلیت ورود مدلهای استاندارد FMI تولید شده توسط سایر محیطهای مدلسازی
  • تحلیل قابلیت اطمینان

برای اطلاعات بیشتر سایت اصلی نرم افزار را ببینید.

 

متغیرها در زبان مودلیکا (آموزش)

متغیرهای زبان مودلیکا نیز خود از جنس کلاس هستند. کلاس متغیر دارای واحد، مقدار اولیه، مقدار حداکثر و مقدار حداقل است. استفاده از ساختار کلاس قدرت زیادی به متغیرهای زبان مودلیکا می دهد. این متغیرها دارای واحد هستند. مودلیکا بیش از 400 واحد SI را می شناسد و روابط وارد شده را از نظر تطابق ابعادی بررسی می نماید. کسانی که برنامه نویسی مهندسی جدی انجام داده اند می دانند که وجود یک ساختار برای کنترل واحد چقدر می تواند در محاسبات مهندسی یاری گر باشد. همچین این متغیرها دارای مقادیر حداکثر،حداقل و مقدار نامی هستند که به حل سریعتر و پیگیری روند حل کمک خواهد نمود. همچنین مقدار اولیه متغیرها نیز که برای حل معادلات در لحظه صفر بسیار مهم است.

مدلسازی چیست؟

یک سیستم ساده را در نظر بگیرید. مثلاً یک لوله، یک مقاومت الکتریکی یا انتقال حرارت در یک قطعه یا هر سیستم دیگری که مد نظر شماست. در همه انواع این سیستمها چیزی که باعث ایجاد جریان می شود پتانسیل بین دو نقطه است. در یک لوله جریان سیال به وجود می آید چون اختلاف فشاری دو سر لوله وجود دارد. در یک مقاومت وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) باعث جریان الکتریکی میگردد. به همین ترتیب برای همه سیستمهای دنیای واقعی همیشه انگیزه ای برای ایجاد جریان وجود دارد. معادله بین متغیر پتانسیل و جریان در همه سیستمها از جنس معادلات جبری-دیفرانسیلی است. پس اگر محیطی داشته باشیم که بتواند معادلات جبری-دیفرانسیلی را حل کند عملاً با آن می توان همه سیستمهای دنیای واقعی را مدلسازی نمود. مودلیکا دقیقاً چنین حل کننده ای است که با ساختار شیء گرا در مدلسازی هر سیستمی را می تواند مدلسازی نماید. ایجاد ساختاری نرم افزاری که بتواند رفتاری مشابه سیستم واقعی داشته باشد را به عنوان مدلسازی تعریف می کنیم.

ادامه خواندن “مدلسازی چیست؟”

مودلیکا چیست؟

ئیک زبان مدلسازی که توانایی مدلسازی تقریباً هر سیستم دینامیک را دارد. بخش مشکل یک مدلسازی برنامه نویسی آن است که با زبانهای سنتی برنامه نویسی بسیار مشکل و وقت گیر است! اینجاست که مودلیکا به مدلسازان کمک می کند تا بدون دغدغه برنامه نویسی به مدلسازی بپردازند و فقط بر سیستم اصلی خود متمرکز شوند.

مودلیکا یک زبان مدلسازی است!

یادگیری مودلیکا آسان است. این زبان مدلساز را از جزئیات پیاده سازی و حل و مدیریت سخت افزار آزاد می کند و اجازه می دهد مدلسازی بر معادلات اصلی مربوط به سیستم خودش متمرکز شود.

این زبان برای حل معادلات جبری دیفرانسیلی (DAE) خلق شده است. با توجه به این که برای مدلسازی دینامیک هر سیستمی لازم است معادلات جبری دیفرانسیل حاکم بر آن سیستم حل شود پس می توان گفت که این زبان میتواند هر سیستمی را مدلسازی نماید.

بر خلاف محیطهای مدلسازی سببی در این زبان لازم نیست که مسیر داده ها مشخص باشد. به زبان ساده جهت جریان توسط شرایط و معادلات تعیین می شود.

این زبان با معرفی چند مفهوم ساده مدلسازی را خوش آیند می کند.

این زبان می تواند به عنوان یک وسیله کمک آموزشی برای دانشجویان رشته های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. این زبان برای مدلسازی دینامیک سیستمهای مختلف دنیای واقعی مناسب است.

 

مودلیکا ابزاری قدرتمند

اگر دانشجو، فارغ التحصیل یا محقق هستید و قصد دارید یک سیستم را شبیه سازی نمایید و با استفاده از کامپیوتر رفتار آن را مدلسازی نمایید، قبل از این که سراغ زبانهای سنتی برنامه نویسی بروید یا بخواهید با نرم افزارهای موجود آن را مدلسازی نمایید پیشنهاد می کنم با امکاناتی که زبان مدلسازی مودلیکا برای شبیه سازی در اختیار شما قرار خواهد داد آشنا شوید.

این زبان یک ابزار بسیار قدرتمند است که شما را از تفکر به جزئیات نرم افزاری و سخت افزاری کامپیوترها آزاد کرده و اجازه می دهد که بر معادلات واقعی سیستم مورد مطالعه خودتان متمرکز شوید.

مدلسازی بازوی روبات به همراه انیمیشن

یکی از قدرتهای مودلیکا ایجاد انیمیشن در کنار مدلسازی قطعات است. مدلسازی بازوی ربات که یکی از مثالهای موجود در کتابخانه مودلیکا است را از مسیر زیر باز کنید:

Modelica.Mechanics.MultiBody.Examples.Systems.RobotR3

ادامه خواندن “مدلسازی بازوی روبات به همراه انیمیشن”

یادگیری بهتر ارتعاشات مکانیکی با مودلیکا

ارتعاشات مکانیکی یکی از درسهای رشته مهندسی مکانیک است. با کمک کتابخانه آماده قطعات مکانیکی مودلیکا می توان به راحتی فقط با کشیدن و انداختن (Drag & Drop) قطعات، بسیاری از این ارتعاشات را مدلسازی و ارزیابی نمود. مثالهای آماده موجود در کتابخانه مودلیکا را در آدرس ببینید.

Modelica.Mechanics.Translational.Examples

در این کتابخانه قطعات مختلفی از جمله نیرو، جرم، فنر و دمپر و سایر قطعات لازم وجود دارد که به هر تعداد می توان آنها را به یکدیگر متصل نموده و ارتعاشات سیستم را ارزیابی نمود. همزمان می توان پارامترهای مختلف هر قطعه را مشاهده نمود، برای مثال می توان همزمان جابجایی، سرعت، شتاب و نیروی وارد بر جرم را در نمودار رسم  نمود.

خودتان جرم، فنر و دمپر و یک نقطه ثابت را به یک مدل جدید بکشید و مقادیر پارامترها و همچنین مقادیر اولیه پارامترها را مشخص کرده و نتیجه را ببینید. نتیجه شگفت انگیز است و می تواند شما را در یادگیری و درک بهتر پدیده های ارتعاشی یاری کند.

Modelica.Mechanics.Translational.Examples.Oscillator_diagram_large

مثال‌های عملی نرم‌افزار SystemModeler

محیط شبیه سازی SystemModeler  با توجه به امکان ارتباط با نرم افزار ریاضی بسیار قدرتمند Mathematica و رابط گرافیکی بسیار مناسب انتخاب خوبی برای یادگیری زبان مدلسازی مودلیکا است. مثالهای عملی زیادی در سایت این نرم افزار در دسترس شماست. این مثالها را می توانید در آدرس زیر ببینید:

http://www.wolfram.com/system-modeler/industry-examples/

مدلسازی یک بیل مکانیکی، یکی از مثالهای جالب با انیمیشن بسیار زیبا است که از آدرس زیر قابل دانلود است:

http://www.wolfram.com/system-modeler/industry-examples/heavy-equipment/zip/Excavator.zip

excavator“آموزش مولتی مدیای این محیط به همراه این مثالها در DVD همراه کتاب گردآوری شده است”

با مودلیکا چه چیزهایی را می توان مدلسازی نمود؟

اگر نمی‌خواهید هیچ معادله‌ای بنویسید و فقط بخواهید از مجموعه قطعات آماده این زبان استفاده نمایید قطعات زیادی از قبل تهیه شده و به صورت کتابخانه قطعات در محیط‌های نرم‌افزاری این زبان در دسترس است و می‌توانیدفقط با نگه داشتن و انتقال این قطعات از کتابخانه به مدل به صورت گرافیکی و تنظیم پارامترهای مربوط به هر قطعه، یک مدل کامل را بسازید.

sw-blog-image2قطعات آماده عبارتند از: قطعات مکانیکی خظی و دورانی، الکتریکی، مغناطیسی، انتقال حرارتی، سیالاتی، ریاضی، کنترلی، بیوشیمیایی و … لیست کامل کتابخانه‌های قطعاتی که تا کنون برای این زبان را می توانید در آدرس https://modelica.org/libraries بیابید. با توجه به این لیست مشاهده می‌کنید که انتخابهای زیادی دارید. این لیست در حال گسترش است و گاهی می‌توانید قطعاتی را با جستجو در اینترنت بیابید که در این لیست موجود نیست!

اگر معادلات حاکم بر سیستم را می‌شناسید و مشکلی با وارد کردن معادلات ندارید، تقریباً هر سیستم دینامیک دنیای واقعی را می‌توانید با این زبان مدلسازی نمایید.

ModelicaExamples