Evaluación de métodos de co-simulación para sistemas con componentes mecánicos

Abstract

[Resumen] La co-simulación aplicada en el ámbito industrial reduce los costes y el tiempo requeridos en los procesos de fabricación. También se utiliza para mantener la confidencialidad en proyectos en los que intervienen múltiples entidades. Además de en la simulación industrial, la co-simulación se utiliza en otros ámbitos como el de la medicina, los videojuegos y los dispositivos hápticos. Este trabajo de fin de grado representa una nueva contribución a las distintas investigaciones sobre co-simulación existentes en la literatura. En él se ha estudiado la precisión y estabilidad de distintos métodos de co-simulación aplicados a la simulación de sistemas de ingeniería con componentes mecánicos. Con este estudio se han determinado algunos principios generales para configurar adecuadamente los parámetros de la co-simulación en casos prácticos. Para llevar a cabo el estudio se han utilizado dos ejemplos provenientes de la literatura de co-simulación de sistemas mecánicos: el oscilador lineal de dos grados de libertad y un manipulador, también de dos grados de libertad, controlado con actuadores hidráulicos. Se ha escrito el código de simulación requerido en MATLAB y se han comparado los resultados proporcionados por distintos métodos de co-simulación, atendiendo a su capacidad para mantener la simulación lo más precisa posible.

[Resumo] A co-simulación aplicada no ámbito industrial reduce os custos e o tempo que se precisan nos procesos de fabricación. Tamén pode usarse para manter a confidencialidade en proxectos nos que interveñen múltiples entidades. Amais de na simulación industrial, a co-simulación emprégase noutros eidos coma a medicina, os videoxogos e os dispositivos hápticos. Este traballo de fin de grado representa unha nova contribución ás distintas investigacións sobre co-simulación existentes na literatura. Nel estudouse a precisión e estabilidade de distintos métodos de co-simulación aplicados á simulación de sistemas de enxeñaría con compoñentes mecánicos. Neste estudo determináronse algúns principios xerais para configurar adecuadamente os parámetros da co-simulación en casos prácticos. Para levar a cabo o estudo foron usados dous exemplos moi comúns na literatura de co-simulación de sistemas mecánicos: un oscilador lineal de dous graos de liberdade e un manipulador, tamén de dous graos de liberdade, controlado con actuadores hidráulicos. Escribiuse o código de simulación precisado en MATLAB e comparáronse os resultados proporcionados por distintos métodos de co-simulación, con especial énfase na súa capacidade para manter la simulación o mais precisa posible.

[Abstract] The use of co-simulation in industrial environments decreases the cost and time required in manufacturing processes. This technique can also be used to maintain confidentiality in projects in which many partners are involved. Besides industrial simulation, co-simulation is also employed in other fields such as medicine, videogames, and haptic devices. This graduation project represents a novel contribution to the research on co-simulation that can be found in the scientific literature. The project has dealt with the study of the accuracy and stability properties of several co-simulation strategies when applied to the simulation of engineering systems with mechanical components. General purpose guidelines were determined regarding how to conduct configuration of co-simulation parameters in practical applications. The study was carried out using two test examples from the literature on co-simulation of mechanical systems, namely a two-degree-of-freedom linear oscillator and a hydraulically actuated manipulator, also featuring two degrees of freedom. The code required to conduct the simulation of the examples was written in MATLAB and the results obtained using different co-simulation strategies were compared in terms of their ability to keep the co-simulation as accurate and stable as possible.