Language
Country/Area
No result found
모델 기반 설계가 항공우주 및 자동차 설계의 비밀 무기가 되는 이유
모델 기반 설계(MBD)는 복잡한 제어, 신호 처리, 통신 시스템을 설계하는 문제를 해결하는 수학적, 시각적 접근 방식입니다. 이 방법은 모션 제어, 산업 장비, 항공우주 및 자동차 분야에서 널리 사용됩니다. 기술이 계속 발전함에 따라 모델 기반 설계는 점차 이러한 산업의 설계 과정에서 핵심 전략이 되고 있습니다.
모델 기반 설계는 설계 프로세스 전반에 걸쳐 공통 프레임워크를 구축하고 개발 주기를 지원하는 효율적인 방법을 제공합니다.
제어 시스템의 모델 기반 설계에서 개발 프로세스는 플랜트 모델링, 컨트롤러 분석 및 종합, 플랜트 및 컨트롤러 시뮬레이션, 마지막으로 이러한 모든 단계를 통합하여 컨트롤러 구현의 4가지 주요 단계로 요약할 수 있습니다. . 배포. 이 접근 방식은 전통적인 디자인 개념과 다릅니다. 설계자는 더 이상 복잡한 구조와 긴 소프트웨어 코드를 사용할 필요가 없습니다. 대신, 연속 및 불연속 시간 빌딩 블록을 사용하여 고급 기능적 특징을 갖춘 공장 모델을 정의할 수 있습니다. 이러한 모델을 시뮬레이션 도구와 함께 사용하면 신속한 프로토타입 제작이 가능할 뿐만 아니라 소프트웨어 테스트와 검증도 가능해집니다.
모델 기반 설계 맥락에서 하드웨어 인더루프 시뮬레이션을 사용하면 시스템의 동적 효과를 빠르고 효율적으로 테스트할 수 있으며, 이는 기존 설계 방법으로는 불가능합니다.
모델 구동 설계의 역사적 배경
1920년대로 거슬러 올라가면 제어 이론과 제어 시스템이라는 두 공학 분야가 융합되어 대규모 통합 시스템이 가능해졌습니다. 초기 제어 시스템은 주로 산업 환경에서 작동했습니다. 예를 들어, 대규모 공장에서는 온도와 압력과 같은 연속 변수를 조절하기 위해 프로세스 컨트롤러를 사용하기 시작했습니다. 특히 1950년대와 1960년대의 우주 경쟁 동안 기술이 더욱 발전함에 따라 임베디드 제어 시스템이 점차 중요성을 갖게 되었습니다.
엔지니어들은 최종 제품의 일부가 되는 엔진 제어 장치, 비행 시뮬레이터 등의 제어 시스템을 계속해서 구축하고 있습니다. 20세기 말에는 내장형 제어 시스템이 널리 보급되었고 세탁기, 에어컨 등 많은 가전제품에도 복잡한 제어 알고리즘이 포함되어 이러한 장치의 '스마트'한 특성이 더욱 강화되었습니다.
모델 기반 설계의 주요 단계
모델 기반 설계의 주요 단계는 다음과 같습니다. 첫째, 플랜트 모델링은 데이터 기반 모델링이거나 기본 원칙 기반 모델링일 수 있습니다. 데이터 기반 모델링에는 일반적으로 시스템 식별 기술이 포함되는데, 이는 실제 시스템에서 원시 데이터를 수집하고 처리하여 수학적 모델을 식별하는 것입니다.
모델 기반 설계는 시뮬레이션과 분석을 통해 설계 초기 단계에서 시스템 오류를 식별하여 이후 수정 작업에 따른 시간적, 재정적 영향을 줄일 수 있습니다.
첫 번째 원리 모델링은 알려진 미분 대수 방정식을 기반으로 하여 해당 블록 다이어그램 모델을 확립합니다. 다음으로, 생성된 수학적 모델을 사용하여 컨트롤러를 분석하고 합성한 후 오프라인에서 즉석에서 시뮬레이션하고 마지막으로 코드 생성을 통해 실제 시스템에 배포합니다. 이러한 단계는 모두 통합된 시각적 환경에서 완료될 수 있으므로 전반적인 디자인 프로세스의 효율성이 향상됩니다.
모델 기반 설계의 장단점
모델 기반 설계는 여러 개발 팀 간의 의사소통과 데이터 분석을 용이하게 하는 등 많은 장점을 제공하지만, 몇 가지 과제도 제시합니다. 예를 들어, 일반 임베디드 및 시스템 개발, 특히 실제 생산 환경에서 커버리지 접근 방식의 적용 가능성과 효율성에 대한 의문이 여전히 있습니다. 또한, 툴 체인에 지나치게 의존하면 전체 엔지니어링 프로세스에 영향을 미칠 수 있는 경우도 있는데, 이는 신중하게 고려해야 할 사항입니다.
3방향 병합과 같은 새로운 도구는 버전 제어를 관리하는 데 도움이 되지만, 이러한 솔루션을 기존 워크플로에 효과적으로 통합하는 것은 여전히 복잡한 작업입니다.
항공우주 및 자동차 엔지니어링 분야에서 경쟁이 치열한 환경에서, 모델 기반 설계는 이들 산업의 설계 방식을 어떻게 바꾸었을까요? 이 질문은 아직도 고민해 볼 가치가 있을까?
