Servojärjestelmän simulointi digitaalisen kaksosen avulla Matlab- ja Siemens NX -ympäristössä

Abstract

Työn tavoitteena oli tutkia ja mallintaa simuloitava kokoonpano koululla olevasta fyysisestä laitteesta. Tämä opinnäytetyö tehtiin toimeksiantona Tampereen ammattikorkeakoululle. Simulointi tapahtuu Matlab Simulink -ohjelman avulla yhdessä Siemens NX-suunnitteluohjelman kanssa. Työn on määrä tulla osaksi koulun oppimisympäristöä ja sen avulla voidaan tutustua kaksosen luomisprosessiin sekä simuloitavan mallin toimintaan.

Opinnäytetyössä käsitellään digitaalisen kaksosen teoriaa, sen luomisprosessia, yhteyden muodostamista käytössä olevien ohjelmien välille sekä pyritään tuomaan esille ongelmia, joita mallin luomisen aikana kohdattiin. Lisäksi tutustutaan lyhyesti digitaalisen kaksosen simulointiin pelkästään Matlab-ohjelmassa Simscape Multibody -ympäristössä.

Tuloksena syntyi simuloitava malli, jonka avulla voidaan konkreettisesti havainnollistaa servojärjestelmän PID-säätöä. Malli toimii myös valmiina pohjana muihin simuloitaviin säätömenetelmiin.

The thesis was carried out for Tampere University of Applied Sciences (TAMK). Its purpose was to research and design a simulation model of a device located in the university’s automation laboratory. The simulation is taking place in Matlab Simulink together with Siemens NX 3D design software. This thesis and simulation are to become part of a learning environment in use at the university. With it students can introduce themselves to the digital twins creation process and its model.

This thesis provides a discussion on the digital twin and its creation, connecting of Matlab Simulink to Siemens NX together and insight of the problems and challenges faced during this process. Additionally, a brief overview is given on the simulation of a digital twin solely in the Simscape Multibody environment of Matlab.

As a result of this study a simulation model was created, which enables concrete demonstration of a PID-controlled servosystem. The model is also fit to act as a starting point for future development and projects.