MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版上线——面向MBD全流程的覆盖

news2024/11/15 21:59:06

信息物理融合系统（CPS）的设计、建模与仿真是装备数字化的核心技术。MWORKS.Sysplorer经过多年的发展，已经支持机械、电气、流体、热力学等多个物理域的统一建模和统一仿真求解，解决了物理域统一表达与统一建模问题。为了支持完整的CPS系统建模仿真，在多物理域的陈述式建模基础上，MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版进一步增强了信息域的因果建模能力。

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版新增了基于因果的框图式建模和状态机建模环境，支持图元、数据字典等功能，增加了嵌入式C代码生成工具（SysplorerEmbeddedCoder），它是专门面向微控制器（MCU/DSP etc）中应用层软件的开发工具，能够采用基于模型设计（MBD）的方式设计电子控制器应用层软件，可以应用在家电、工业控制、汽车电子等行业。

A. SysplorerEmbeddedCoder模型库

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版提供了SysplorerEmbeddedCoder模型库，支撑框图建模、状态机建模等基本功能。

B. 过程式建模

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版在兼容Modelica语义的基础上，支持过程式建模，并且提供了丰富的图形建模功能，帮助用户快速上手。

C. 嵌入式C代码生成

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版支持生成可读性强、执行效率高的嵌入式C代码，并且已经适配了多种硬件与操作系统，满足不同的应用场景需求。

A. 基础框图

SysplorerEmbeddedCoder模型库提供了功能丰富的框图库，包含了常用模块库、离散模块库、数学运算库、信号源库、逻辑与位操作库、查表模块库等多个模型库，涵盖了超过80个模块，旨在为用户提供一系列用于系统建模和仿真的组件。

B. 状态机

SysplorerEmbeddedCoder模型库提供了StateMachine模型，包括状态机模块Chart、状态图元State。SysplorerEmbeddedCoder库中的状态机模块在满足Modelica 3.5语义规范的前提下实现了状态机建模功能。

C. 子系统

SysplorerEmbeddedCoder模型库提供了子系统模块，支持进入子系统模块，在其内部进行建模，并根据内部端口数量，在上层的子系统外观上自动排布端口，实现控制器模块的多层次建模。子系统可以根据内部的端口数量和类型，自动在模块左右生成外部端口。

D. C-Caller

SysplorerEmbeddedCoder模型库提供了C-Caller 模块，主要起到桥梁作用，使得用户能够在软件中直接调用外部编写的 C 语言代码，满足用户在灵活性、定制性、高性能计算、既有资产代码重用、硬件驱动模块封装、软件间互操作性以及跨平台适用性等方面的需求，从而提高用户的工作效率和软件的应用范围。

A. 框图建模

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版在建模方式上实现了重大突破，实现了基于框图模块的过程式建模方法，大幅提升了用户体验。过程式建模方式使得用户能够通过直观模块组合和连接来搭建复杂数学模型和控制系统。这样的方式不仅降低了系统的复杂性，还提高了工程师们在设计和调试系统过程中的效率，让从手工C代码编程转换为基于模型设计的工程师易于切换工作模式。

△ 参数对话框

为了让用户快速上手，MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版还提供了参数对话框功能，双击视图中的框图模块，根据模块类型的不同，会弹出样式、交互操作不同的参数对话框。用户可以通过编辑参数对话框，自定义框图模块的参数、端口、图标等各种属性。

△ 端口自动排布

B. 状态机建模

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版基于多领域建模语言Modelica 3.5的状态机语义实现了状态机建模功能，同时支持使用图形界面来构建状态机。在完全兼容Modelica的前提下，对状态机建模易用性、可读性进行了改进，提供了一系列方便快捷、易于操作的图形建模的功能。通过图形界面，用户可以使用拖拽和连接的方式轻松创建状态机的各个状态和状态之间的转换关系，降低建模难度和出错的概率。感兴趣的小伙伴请转到公众号文章《MWORKS.Sysplorer前瞻版功能简介——状态机图形建模》（可进入同元软控公众号选择阅读）进行学习。

C. 数据字典

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版提供了数据字典功能，支持信号和参数两类全局变量的设计、为模型仿真和代码生成提供数据源、支持数据元素生成多种形式的代码、提供基于Python的API进行数据处理、支持导出为外部Excel文件。

△ 数据字典

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版支持控制策略模型到嵌入式C代码的自动生成，支持变量、函数、宏等语法元素的编码风格设置，提供生成代码文件的多种组织方式，支持逻辑运算符号的选择，支持嵌入式用户的自定义代码，支持重复代码的生成模式包括循环或平铺，支持主函数模板的定制，支持针对硬件的数学库替换。

MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版生成的代码支持半物理仿真系统（RCP+HIL），提供实时仿真能力，支持多种架构的微控制器（ARM Cortex M+SPARC+Tricore+PowerPC），可以为不同的领域、行业、专业提供支撑。

使用MWORKS.Sysplorer 2023a前瞻版完成的基于模型的三相同步电机控制案例，包括模型建立、数据字典编辑、仿真验证、代码生成与整合集成5个步骤。案例详情请参考公众号文章《基于MWORKS.Sysplorer的电子控制器应用案例》上、中、下共三篇文章（可进入同元软控公众号选择阅读）。

（1）《基于MWORKS.Sysplorer的电子控制器应用案例——永磁同步电机FOC算法建模》

（2）《MWORKS.Sysplorer基于数据字典管理模型参数应用案例》

（3）《基于MWORKS.Sysplorer的电子控制器应用案例——永磁同步电机实机控制》