MapleSim 多领域系统级建模仿真软件

MapleSim 概览

为了帮助科研人员应对现代系统（多物理域）开发中遇到的挑战，MapleSim提供一个系统级仿真软件平台，掌握各个子系统、各物理变量的相互作用和影响关系。

MapleSim提供在系统研制全过程中，提供强大的数字孪生和虚拟调测能力，具体体现如下：

▲在概念设计阶段，通过对设计概念的快速原型创建和连续测试，MapleSim让用户在更短的时间内尝试更多的想法，加快走上正轨的速度并激发创意设计过程。

▲在系统设计阶段，跨领域系统级建模环境使用MapleSim，可以在单个环境中建立整个系统的模型，跟踪由于不同领域之间的意外交互而产生的设计缺陷，甚至可以从一开始就避免这类问题的发生。

▲在仿真分析阶段，MapleSim提供高精度、高计算效率的模型，适用于硬件在环仿真、控制器设计、以及优化、敏感度分析、参数扫描等需要许多迭代仿真才能得到结果的设计分析。

背景简介

加拿大公司Maplesoft成立于1988年，在过去30多年里，为科学、技术、工程和数学领域的教育工作者、工程师和研究人员提供基于数学的软件解决方案。无论是在智能手机上探索数学概念，还是降低复杂工程设计项目中的风险，Maplesoft产品提供现代化、创新型的解决方案应对现有的技术挑战。Maplesoft产品和服务已在90个国家超过8000家教育机构、研究所、实验室以及企业中广泛使用。

Maplesoft公司的产品系列包括科学计算软件Maple，高性能多学科建模仿真软件MapleSim，基于模型的系统工程工具MapleMBSE等。

MapleSim是Maplesoft公司的一款多领域系统级建模仿真软件，从数字孪生到用于复杂工程设计项目的系统级模型，可实现创新并降低开发风险，助力于更快地创建更好的产品。

航天-卫星姿态控制

MapleSim 实现

• 跨领域建模                                                                                                       

• 预置大量的专业模型库

• CAD连接                                                                                                         

• 基于数学的二次开发环境

• 基于Modelica的建模                                                                                       

• 设计参数优化

• 系统行为的实时或离线3D可视化                                                                     

• 设计空间分析

• 产品设计验证与优化                                                                                         

• 生成可用于半实物仿真的模型

• 控制器设计                                                                                                       

• FMI/FMU模型导入和输出

• 支持Simulink S-Function                                                                               

• 虚拟传感器

• 连接其他工具：Labview, dSPACE, B&R, OPAL-RT, Rockwell Studio等 

MapleSim 功能特性

• 大量预置的多领域模型库

在MapleSim中，有极其丰富的多领域模型库，例如基础模型库，包含：信号、电气、机械、多体、液压、热、电磁；电池模型库；传动系统模型库；发动机动力学模型库；轮胎模型库；热传导库；液压模型库；气动模型库；绳索和滑轮模型库。

• 强大的自定义模型库

除了内置模型库，还支持自定义模型库。例如基于实验数据的统计模型；利用数学软件Maple将数学公式转化为自定义仿真模型（无需编程）；或者基于CAD的建模；

• 丰富的接口工具箱：MapleSim 提供了多种接口工具箱，用于模型的导入和导出，满足用户开发与测试中的多种需求。

★ FMI接口工具箱
★ Simulink 接口工具箱
★ NI LabVIEW / VeriStand接口工具箱
★ JMAG®-RT接口工具箱
★ B&R Automation Studio接口工具箱
★ B&R MapleSim 接口工具箱
★ Rockwell Studio 5000
★ Excel
★ CAD接口工具箱
★ MapleSim Insight基于仿真的调试与3D可视化
★ 还可以透过Maple连接其他大量的第三方工具，包括数据库、 URL、机器学习/AI等

• MapleSim可以与常用的自动化软件平台集成，提供控制器虚拟测试试验台。

MapleSim 应用

MapleSim可以利用已有的CAD数据快速创建数字孪生模型，通过数字孪生将产品进行虚拟再现，是诊断、维护、产品创新、降低产品系统集成风险，是现代化虚拟调试的重要组成部分，具体用于：

1、概念及其开发：快速设计迭代，快速对比不同的设计方案；

2、虚拟调试：在将控制器软件连接到物理机器之前对其测试（安全和全面的测试）；

3、在线诊断：在问题变得严重之前检测出故障；

4、智能设计：故障模型支持损伤预测，故障模型支持诊断决策。

MapleSim 实例

典型系统级模型示例

机器人-工业机器人

车辆