نرم افزار SimMechanics

نرم افزار SimMechanics محصول شرکت MathWorks  است که به منظور تحلیل و مدلسازی سیستم های دینامیکی – مکانیکی طرّاحی شده است . تا به حال دو نسخه از این نرم افزار ارائه شده که همراه با نرم افزار MATLAB و به عنوان یکی از ماژول های آن در بسته نرم افزاری مزبور در تمام دنیا به فروش رسیده است . از ویژگی های بسیار جالب این نرم افزار توانایی آن در برقراری ارتبـــاط ســــاده و آســان آن با دیگــــر ماژول های MATLAB  مانند Simulink, Virtual Reality Toolbox , Control Toolbox  است . مدلسازی و تحلیل سیستم های دینامیکی در این نرم افزار در 4 محیط آنالیز گوناگون انجام می شود :

1. Forward Dynamics Mods : دراین مود تحلیلی موقعیّت ها و سرعت های اجرای سیستم در هر timestep با داشتن مقادیر اوّلیّه سرعت و مکان آنها و نیروهای اعمال شده به سیستم محاسبه می شوند .این مود برای شبیه سازی رفتار سیستم ها متناسب است .

2. Inverse Dynamics Mode : در این مود تحلیلی نیروی لازم برای ایجاد یک سرعت مشخّص در هر یک از اجزای سیستم محاسبه می گردد . از این مود برای شبیه سازی سیستم های حلقه باز با مدل های مشتمل بر سرعت در همه درجات آزادی و همه اجزای ماشین استفاده می شود .

3. Kinematics Mode  : در این مود تحلیلی نیز مانند مود inverse dynamics نیروی لازم برای ایجاد یک سرعت خاص در بخش های مختلف سیستم محاسبه می شود با این تفاوت که مدل ها دراین مود بصــورت حلقه بسته می شوند .

4. Trimming Mode  : در این محیط می توان برای سیستم  یک حل حالت پایدار ( steady-state) پیدا کرد . چارت آنالیز در این نرم افزار به صورت شکل (1) می باشد .

عمل مدلسازی دراین نرم افزاربه کمک بلوک هایی(Blocks) انجام می شود که به صورت کتابخانه ای نسبتاً مفصل ازبلوک های پیش ساخته درداخل آن قرارداده شده است (هرچند که امکان تعریف بلوک های جدید متناسب با نیازهای کاربرنیز ازقابلیت های بسیارحائزاهمیت در این نرم افزارمی باشد.) کاربردرابتدا می بایست بلوک های معرفی کننده ی قسمت های مختلف سیستم دینامیکی را از کتابخانه بلوک های نرم افزارانتخاب و درج نماید . سپس آنها را به ترتیب مناسب به یکدیگر وصل کرده، پارامترهای مورد نیازهر بلوک را با توجه به مشخصات مسأله تنظیم کند. دراین مرحله مدل توپولوژیکی از   سیستم بدست خواهد آمد که به طورصحیح رفتاردینامیکی سیستم را شبیه سازی می کند. درگام بعدی به منظور اعمال نیرو وگشتاورهای خارجی بعنوان منابع تحریک سیستم از بلوک های ویژه ای که به همین منظور درکتابخانه نرم افزارتعبیه شده است استفاده می شود. ازآنجا که هدف نهایی ازانجام یک شبیه سازی دریافت پارامترهای مدنظرطراح می باشد لذا استفاده ازابزارهای اندازه گیری کمیت های دلخواه قسمت بعدی کارمدل سازی را تشکیل می دهد. در خاتمه انجام شبیه سازی ومشاهده نتایج حاصل ازآن وتفسیراین نتایج براساس درک وبینش مهندسی کاربرگامهای نهایی دراستفاده ازاین نرم افزارمی باشد.

از قابلیت های منحصربفرد این نرم افزارتشابه ساختاری آن با بسته نرم افزاری قدرتمند Simuechanics همچنین می تواند به کمک جعبه ابزار واقعیت مجازی (Virtual Reality Toolbox) موجود درMATLAB رفتار سیستم را چه در حین ساخت مدل و چه درحین شبیه سازی آن به صورت گرافیکی نمایش دهد. حتی می توان عمل متحرک سازی ومشاهده رفتار سیستم به صورت انیمیشن را بصورت نسبتاً قابل قبولی درمحیطMATLAB  انجام داد که علاوه برسادگی از سرعت بیشتری نیز نسبت به جعبه ابزار واقعیّت مجازی برخودار می باشد . هرچند که کیفیّت و وضوح تصاویر در این جعبه ابزار و نیز امکانات بصری متنوّع موجود در آن نمایش ماشین را جذّاب تر و ملموس تر می نماید .

یکی از ویژگیهایی که این نرم افزار را از نرم افزار Simulink متمایز می سازد آن است که این نرم افزار با گرفتن مدل فیزیکی سیستم از کاربر به طور اتوماتیک فاز مدلسازی ریاضی را انجام می دهد در حالیکه Simulink نیازمند انجام فاز مدلسازی ریاضی توسّط کاربر است .

هرچند که کار با این نرم افزار بسیار ساده است ولی دانستن نکات پایه ای در دینامیک و بخصوص نحوه ی فرمول بندی مسائل دینامیک ماشین و مکانیزم ها جهت استفاده از این نرم افزار مفید می باشد .