Integrate COMSOL Multiphysics® into Simulink®
with LiveLink™ for Simulink®



Cosimulations, Reduced-Order Modeling (ROM), and Control Design and Simulation

LiveLink™ for Simulink® 는 COMSOL Multiphysics® 를 MATLAB® 의 계산 소프트웨어 추가 기능으로 사용할 수 있는 Simulink® 시뮬레이션 환경과 연결합니다. 이 기능을 사용하여, COMSOL Multiphysics® 모델과 Simulink® 다이어 그램을 연동한 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다. 시간 종속 해석이나 정상상태 의 COMSOL Multiphysics® 모델을 통합하여 해석할 수 있습니다.

통합 시뮬레이션뿐만 아니라 COMSOL Multiphysics®의 reduced-order state-space모델을 추출할 수 있습니다. MATLAB®내부의 Simulink® 나 Control System Toolbox™ 를 사용하여 제어 설계 및 시뮬레이션을 용이하게 합니다.

통합 시뮬레이션을 사용하면, COMSOL Multiphysics® 솔버가 동적 모델에 대해 시간 해석하거나, 정상상태 결과를 계산하는데 사용됩니다. 즉, COMSOL Multiphysics® 솔버로 계산할 수 있는 큰 모델은 통합 시뮬레이션에서 사용할 수 있습니다. LiveLink™ for Simulink® 는 COMSOL Multiphysics® 모델을 포함하는 제어 시스템 설계를 위해 사용할 수 있습니다.



What You Can Model with LiveLink™ for Simulink®

Composite Materials 모듈은 Structural Mechanics 모듈에 추가하여 사용 가능합니다. 적층 형태의 복합 구조물을 분석하기 위해 맟춤화된 모델링 도구 및 기능을 제공합니다. 일반적인 적층된 복합재료의 적용 사례로 강화플라스틱, 적층 플레이트, 샌드위치패널이 있습니다. 이러한 적층된 복합재료들은 항공우주부품, 풍력터빈날개, 자동차부품, 빌딩, 보트선체, 자전거 및 안전 장비 부품 제작에 폭넓게 사용됩니다. Composite Materials 모듈은 특수 적층 재질 기술을 사용하며, 정확한 복합 재질 쉘 모델링을 위해 두 가지 접근 방식을 제공하고 있으며, layerwise 이론 및 equivalent single layer 이론이 이에 해당합니다.
이에 더하여, Composite Materials 모듈에 COMSOL® 제품군에 있는 다른 모듈과 함께 사용하여, 동일 해석 환경 하에서 열전달, 전자계 및 유동 효과를 포함한 모델링으로의 확장이 가능합니다.
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Temperature Control of a Battery Pack

LiveLink™ for Simulink® 는 Battery Pack Discharge Control with Thermal Analysis 예제 모델에서 보여주듯이 온도 제어 시뮬레이션에 유용합니다. 열을 관리하는 것은 배터리 모델링 과정에서 매우 중요한 부분입니다. 통합 시뮬레이션을 통해 배터리 팩이 방전되는 동안 온도 분포를 계산합니다. 배터리 팩은 COMSOL Multiphysics® 와 Battery Design 모듈로 모델링합니다. 이러한 배터리 팩 구성은 스케이트 보드, 장난감, 드론 및 의료 장비와 같은 휴대용 장치에서 일반적입니다. 3차원 배터리 모델의 전류는 Simulink® 에서 제어되는 균일한 전력으로 제어됩니다.

Battery Charge Control

1D Lithium-Ion Battery Model Charge Control 예제에서 Simulink® 와 COMSOL Multiphysics® 통합 시뮬레이션을 통해 리튬 이온 배터리의 충전 및 방전 제어 예시를 보여줍니다. 충전 컨트롤러는 과충전 및 과전압 방지를 통해 배터리 수명을 개선하는데 유용합니다. 이 모델은 COMSOL Multiphysics® 와 Battery Design 모듈을 사용한 자세히 다룬 전기화학 시뮬레이션과 Simulink® 에서 구성된 제어 시스템을 결합합니다. 제어 시스템은 과전압을 방지하기 위해 배터리 충전 중 전류를 조절합니다. 방전 중에도 전류를 제어하여 일전한 전력을 출력합니다.

Multibody Dynamics Control

Simulink®에서 COMSOL Multiphysics® 모델의 강체나 유연체형상을 제어할 수 있습니다. Multibody Dynamics 모듈을 사용한 Control of an Inverted Pendulum 예제에서 확인해 볼 수 있습니다. 이 예제에서 PID 컨트롤러는 수직 위치를 안정적으로 유지하기 위해 역진자의 기준 위치를 제어하는 데 사용됩니다. 외부 균형 힘은 진자의 각도에 따라 기본 위치에 작용하여 떨어지는 것을 방지합니다. 또한, 진자의 위치는 지정된 범위 내로 제한합니다.

Control of a Magnetic Brake

COMSOL Multiphysics® 모델이 정상상태인 경우에도 LiveLink™ for Simulink® 와 연동하여 해석을 진행할 수 있습니다. Magnetic Brake 예제를 통해 확인해 볼 수 있습니다. 자기 브레이크의 가장 단순한 형태는 전도성 재질의 디스크와 영구 자석으로 구성됩니다. 자석은 회전하는 디스크에 균일한 자기장을 생성합니다. 자기장 내에서 도체가 움직이면 유도전류가 발생하고, 생성된 전류로부터 로렌츠 힘이 발생하여 디스크를 느리게 합니다. AC/DC 모듈을 사용하여 만든 이 모델에서 각속도는 유도 토크와 관성에 의한 디스크 모먼트를 기반으로 Simulink® 에서 계산됩니다. 유도 토크는 COMSOL Multiphysics® 에서 3차원 정상상태 해석으로 계산됩니다. 이 예제에서 Simulink® 를 통해 시간 해석이 진행되며, 각가속도를 적분하여 각속도를 계산합니다.

MEMS Actuation

LiveLink™ for Simulink® 는 COMSOL Multiphysics® 혹은 add-on 제품군들을 상용하여 다중 물리 통합 해석이 가능하도록 합니다. On/Off Control of a Thermal Actuator 예제를 통해 확인해 볼 수 있습니다. 이 모델은 폴리실리콘으로 제작된 두 개의 hot-arm thermal actuator로 구성되어 있습니다. Actuator는 열 팽창에 의해 작동됩니다. 두 개의 hot-arm actuator를 변형시키기 위한 온도는 저항가열을 통해 얻습니다. 단일 cold-arm에 비해 hot-arm의 더 큰 확장은 actuator형상을 굽히며 모델은 세가지 유형의 지배방정식- electric currents, heat transfer, structural mechanics -을 연동하여 계산합니다. 인가된 전류는 actuator 편향이 주어진 값을 초과하지 않도록 제어됩니다. On/Off 컨트롤러는 Simulink®에서 구성됩니다.










COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 배터리 팩 예제

COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 배터리 팩 예제


COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 다물체 동역학 예제

COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 다물체 동역학 예제


COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 자기 브레이크 예제

COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 자기 브레이크 예제


COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 MEMS actuator 다중물리 예제

COMSOL Multiphysics®와 Simulink®를 사용해 통합 시뮬레이션한 MEMS actuator 다중물리 예제








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