Prefazione

In questa sezione verranno pubblicati una serie di tutorial e guide gratuite in italiano alla modellazione con Modelica.

In particolare questa sarà una guida Modelica a puntate che ha lo scopo di fornire un introduzione alla modellazione ad oggetti di Modelica ed alla simulazione dei modelli creati mediante l’utilizzo di un ambiente di simulazione basato su Modelica: Dymola (Dynamic Modeling Laboratory).

In questo primo corso base di introduzione a Modelica andremo a proporre inoltre alcune applicazioni pratiche in ambito controlli.

Modelica è un linguaggio di modellazione ad oggetti open source gestito dalla Modelica Association utilizzato per descrivere il comportamento di complessi sistemi multidominio. L’approccio Modelica si basa su una descrizione “a blocchi” degli oggetti da simulare, a partire da uno schema funzionale del sistema.

Modelica è adatto alla modellazione di sistemi tecnici multi-dominio di grandi dimensioni, complessi ed eterogenei, come ad esempio:

  • Modelli meccatronici in ambito robotica, automotive e applicazioni aerospaziali che coinvolgono i domini meccanico, elettrico,

    idraulico, termico ed i sottosistemi di controllo;

  • Modellazione di fluidi multifase e multisostanza e reti di tubazioni in ambito impianti di condizionamento, processi batch o raffreddamento motori;
  • Generazione, distribuzione e consumo di energia elettrica.

Il linguaggio Modelica è anche molto adatto per la modellazione di sistemi avanzati di controllo non-lineare, basati sull’inversione di modelli non-lineari di plant.

Modelica è stato progettato per il suo utilizzo all’interno dei un ciclo di modellazione standardizzato dei sistemi. In fase di creazione di un sistema reale, un ingegnere per prima cosa andrà ad identificare i componenti “standard” come motori, pompe e valvole all’interno delle librerie ed a parametrizzarli a partire dalle specifiche dei fornitori. A questo punto sarà necessario andare a modellare i restanti componenti a partire dalle interfacce standard della libreria Modellica.

In Modelica i componenti sono descritti matematicamente tramite equazioni algebriche, differenziali e discrete. Modelica è stato progettato in modo tale che possano essere utilizzati algoritmi avanzati noti in letteratura per la gestione efficiente di modelli di grandi dimensioni con più di centinaia di migliaia di equazioni.

Il linguaggio Modelica è inoltre adatto e largamente utilizzato in simulazioni Hardware-in-the-loop per sistemi di controllo di tipo embedded.

Modelica non è stato progettato per la descrizione diretta di equazioni alle derivate parziali, utilizzate invece per la modellazione agli elementi finiti (FE e CFD). Tuttavia, i risultati di calcoli agli elementi finiti vengono utilizzati in Modelica, ad esempio, per la descrizione di corpi flessibili.

Il linguaggio Modelica è una specifica testuale che descrive i dettagli di un modello ad alto livello. Al fine di essere utile, tale descrizione testuale necessita di un ambiente di modellazione e simulazione basato su Modelica. Tale ambiente verrà utilizzato per modificare testualmente il codice sorgente, visualizzarne graficamente lo schematico, trasformare il modello in una forma adatta all’integrazione numerica, simulare il modello, visualizzare i risultati della simulazione ed infine per importare ed esportare i modelli Modelica modelli in altri ambienti di simulazione, come Simulink.

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