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Mahlzeit !
Hat sich hier im Forum schon mal irgendjemand mit einer Kraft- oder Dynamik Simulation von Antriebssystemen, Roboterstrukturen, Roboterarmen, etc. beschäftigt ?
Ich denke da so an Simulationsprogramme wie ALASKA oder Matlab/Simulink.
MfG Distel
Meinst du FEM?
Matlab ist ja auch nichts anderes als eine Eingabemaske für Mathematische Formeln.
Bitte spezifizier mal wonach du suchst.
MFG
Gley
Nein. Ich meine Modellbildung und Simulation von Mehrkörpersystemen, z.B. in der technischen Mechanik.
Hier sind mal ein paar Links zu den Programmen:
http://www.tu-chemnitz.de/ifm/
http://www.mathworks.de/
http://www.modelica.org
Mir ist schon klar, das man die Programme normalerweise nicht so einfach rumliegen hat. Aber es wäre ja möglich jemand hat in dieser Richtung schon was gemacht.
Du scheinst da wohl 2 Sachen durcheinander zu werfen.
Alaska ist ein Programm zur Modellbildung Meschatronischer Systeme, d.h. man kann simulieren wie sich Systeme untereinander beeinflussen.
Wenn du z.B. mehrere Dämpfer hast und wissen willst, ob der eine den anderen nicht aufschaukelt, dann brauchst du sowas.
FEM wird zur Statik/Dynamikberechnung von Kräften etc verwendet. Man kann verformungen etc. darstellen lassen. Die Programme erzeugen eben einem die "bunten Bildchen", die man manchmal on Autos oder Bahnen sieht.
Eines haben aber beide gemeinsam: Sie sind sehr komplex. Ohne Vorkenntnisse produzieren die Programme nur Bunte Bilder. Auch Ingenieure sind vor dieser Problematik betroffen, man braucht eine Schulung.
Egal ob Mechatronische Modellbildung oder FEM, ohne Kenntnisse wirst du nur Müll produzieren. Ein Programm, wo auf Knopfdruck alles rauskommt, gibts nicht.
Ps: FEM Ings. sind Spezialisten auf ihrem Gebiet und beschäftigen sich den ganzen Tag mit nichts anderem. Obwohl hier alles Maschbau-Ings. sind hat doch keiner von denen Ahnung von FEM. Das verdeutlicht dir vielleicht die Komplexität der Berechnung.
War es das wonach du gesucht hast?
Wahrscheinlich habe ich mich zu undeutlich ausgedrückt.
Ich kenne den Unterschied zwischen FEM-Modellen und Mehrkörpermodellen (und den entsprechenden Programmen). Ich wollte eigentlich in FEM überhaupt nichts machen. Sondern in ALASKA oder Simulink. Ich simuliere jetzt seit ca. einen halben Jahr mit Alaska eine Linearmotoren- Anordnung und bekomme da auch ein bischen mehr raus als nur "bunte Bildchen".
Wissen wollte ich ob sich hier noch jemand mit sowas beschäftigt, sodass man eventuell Modelle und Erfahrungen austauschen kann. Demnächst habe ich nämlich vor, ein Modell von einer DDS- ,DDD- Struktur eines Roboterarmes zu erstellen. Mein Chef hat mich darauf gebracht, dass auch mal in Simulink zu testen, vor allem, weil es für die Regelung ziemlich günstig ist ( obwohl ich zugeben muß, dass ich mit Simulink noch kaum was gemacht habe).
Also ich hab mich nur mit Dynamiksimulation allgemein beschäftigt (3D Studio Max [reactor])
Was verstehst du denn unter allgemein ?
So technische Mechanik mäßig ?
Mit Matlab Simulink hab ich auch schon ein paar Dinge gemacht, allerdings war es mehr ein Einkörper System (Magnetlager) Sowie Modalanalsyse etc.
Grundsätzlich bekommt man damit aber auch alles andere mathematsch oder statistisch fassbare in den Griff. und auf Knopfdruck kommt hinten der Reglerquellcode raus oder läd ihn gleich auf die entsprechende Hardware. Der Spaß ist nur nicht ganz günstig, besonders wenn man nicht auf akademische Lizenzen zurückgreifen darf...
Sind das frei Programme, oder kosten die Geld?Zitat:
Zitat von Distel
Interessieren würde mich das Thema auch...vielleicht könntest du ja mal einen kleinen Einführungsartikel schreiben.
Wo man die Programme dafür herbekommt, wie es grundsätzlich funktioniert, usw.
Vielleicht kannst du auch mal ein paar deiner "Bilder" posten, damit die Anderen auch wissen um was es geht...
Gruß, Sonic
Wie schon LoD erwähnt hat, sind die Programme nicht so günstig für den Hausgebrauch. Von Matlab/Simulink gibt es ne Studentenversion, deren Preis sich so um die 60 € bewegt, wenn ich micht nicht irre. Von Alaska 4.2 gibt es ne Demo, die läuft einen Monat und ist auf 3 Körper beschränkt. Aber die Alaska 2.3 Version is frei - aber noch DOS Anwendung, keine bunte Bilder, rel. aufwendige Programmierung. Auf dieser Modelica Seite gibt es noch Programme ( auch freie) in dieser Richtung.
http://www.modelica.org
Damit hab ich mich aber auch noch nicht weiter beschäftigt.
Die Funktionsweise zu erlären ist ein bischen kompliziert. Ganz Ganz grob kann man sagen, sie basieren darauf die gekoppelten Differentialgleichungen eines Systems zu lösen. ALASKA macht das mit dem Lagrange Algorithmus. ( Den kennen vielleicht manche aus der Technischen Mechanik ). Der größte Vorteil ist meiner Meinung nach, das man theoretisch einen kompletten Roboter mit allen Drum und Dran ( Kräfte/Momente in Lagern, Motoren; Wege, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen; verschiedene Geometrieanordungen, etc. ) simulieren könnte.
Die Bilder, die ich habe sind sehr begrenzt, weil eigentlich das ganze Zeug aufm Laborrechner ist. Vielleicht kann ich aber noch ein paar bessere besorgen und ein Videofile.
P.S. Nen Einführungsartikel kann ich maximal später schreiben ( wenn Interesse besteht ), da ich die nächsten paar Wochen im Prüfungsstress bin.
Hab eine (fast) freie Mechanik-Simulation gefunden!
Nicht ganz vergleichbar mit den Großen, aber trotzdem nicht schlecht.
Auf irgendeiner Seite hatte jemand einen Biped damit modelliert der auch gebaut wurde....
http://www.havingasoftware.nl/index.htm
Gruß, Sonic
Hm, naja das Wahre is das auch nicht so richtig. Ich kann das jetzt auf den ersten Blick schlecht beurteilen. Es gibt ein paar Sachen die mich an diesem Prog stören: Es sind keine kongreten Daten vorhanden was das Ding nun kann und auf welchen Formalismus das basiert.
Die Beschränkung auf 8 Objekte ist Mist - die Zahl ist schnell erreicht.
Ich kenne niemanden der das Programm kennt und nutzt, also werde ich mich damit erstmal nicht beschäftigen. Aber das muß noch lange nichts heisen, vielleicht is das Prog ja trotzdem zu gebrauchen.
Also um auf Matlab/Simulink zurückzukommen, eine vergleichbare 3D Mechaniksimulation wird man soweit ich weiß umsonst suchen, dafür lassen sich die Bewegungsgleichungen nachbilden und auch nichtlineare DGLs als einzeiler lösen. Auf die Dimension des Problems kommt es dabei fast nicht an.
P.S.: Ich habe den besagten Haken gesetzt... Vielleicht hätte ich mich nicht so brav abmelden dürfen...
Hi !
Habe bisher Matlab/Simulink nur für Regelungstechnische Sachen genutzt, aber ich würde auf jeden Fall mal den Blick in die Demos werfen, wo die einzelnen Pakete (es gibt auch welche extra für Mechanik ) in diversen Beispielen demonstriert werden.
In Hinblick auf mechatronische Simulationen kann ich das Buch
"Modellbildung und Simulation mechatronischer Systeme" von Oliver Zirn aus dem Expert Verlag empfehlen.
Das Buch basiert auf Matlab/Simulink-Elementen, vielleicht kannst du dir das ja irgendwo ausleihen ...
Matlab/Simulink ist schon ein sehr geschmeidiges Programm. Aber es kostet halt auch was, es sei denn man hat ne Unilizenz oder man ist ein böser Mensch und hat ne Raubkopie.
Ich habe bisjetzt auch nur ( ganz wenige ) Regelungstechnische Sachen damit gemacht. Es besteht halt "nur" aus Blockschaltbildern, 3D Visualisierung und sowas gibt es meines Wissens nicht. Also ist man gezwungen abstrakter zu denken.
Eigentlich kann man nun schön darüber streiten, welches Programm günstig ist, einen Roboter zu simulieren.
Meinungen dazu ?
Was haltet Ihr davon?
http://www.iti.de/simulation/sim_studver_d.htm
Gruß, Sonic
Das Programm sieht ziemlich vielversprechend aus. Das Problem is nur das diese Studentenversion ziemlich veraltet erscheint und gerade die Bibliotheken fehlen, die man benötigt (z.B.: Motoren, Übertragungselemente )
Hallo libe Freizeitingenieure!
Für jemanden der den ganzen Tag Simulationen macht, tut dass ganz schön weh, wenn jemand behauptet, ich hätte keine Ahnung von meiner FEM-Kiste!!
Aber nun mal zur Simulation:
Ohne Mechanik-Studium kann man dass eh vergessen.
Ich habe neulich das Modell eines 5-Achs Roboterarms erstellt mit:
Lagrangegleichungen, Mathematica und schließlich Simulation mit MatLab und Simulink! ("Matlab ist ja auch nichts anderes als eine Eingabemaske für Mathematische Formeln..." (siehe oben); tut mir leid; so ein Blödsinn, "Formeln kann dass auch, aber dann kannst Du nur 3.23% von MatLab).
Die Bewegungsgleichungen werden also von Hand bzw. mir dem Kopf erstellt, in Mathematica gelöst und dort in C-Code gewandelt.
Denn setckt man dann in eine S-Function in Matlab und diese wiederum in ein Simulink Modell. So funktionoiert dass.
Aber noch mal: Ohne Ingenieurwissen nicht zu gebrauchen.
Und visualisieren geht auch: z.B. mit der Virtual Reality Toolbox unter MatLab. Da kann man 3-D Grafiken erstellen und dann z.B. definierte Gelenke mit Vektoren aus Matlab "bewegen".
Es gibt aber auch noch viele andere Mehrkörperprogramme, wie z.B. SimPack. Da werden z.B. Gelenke, Federn, Dämpfer "graphisch" erstellt und dann simuliert. Hier nimmt der REchner die Mechanik dem Bediener ab; aber ohne fundiertes Grundwissen ...ohohoho
Mahlzeit!
wer hat denn das geschrieben ?Zitat:
wenn jemand behauptet, ich hätte keine Ahnung von meiner FEM-Kiste!!
Ja da stimme ich zu, ich habe ja gehofft das sich zu diesem Thema ein paar Leute melden, die sich damit auskennen.Zitat:
Ohne Ingenieurwissen nicht zu gebrauchen.
Jup, so siehts aus.Zitat:
Matlab ist ja auch nichts anderes als eine Eingabemaske für Mathematische Formeln..." (siehe oben); tut mir leid; so ein Blödsinn, "Formeln kann dass auch, aber dann kannst Du nur 3.23% von MatLab).
So ein Programm benutze ich auch (Alaska). Graphisch erstellen ist vielleicht zuviel gesagt. Man kann die Elemente definieren und der Rechner zeigt eine Graphik ( meistens Grundkörper, wie Zylinder, Kugeln, Quader, Prismen,...) an. Nach der Integration der Bewegungs-DGLs sieht man dann z.B. einen Bewegungsablauf. Der Vorteil ist, das man gleich sieht, was man macht und ne bessere Vorstellung hat. Wenn man schnell sein will kann man auch alles per Texteditor programmieren. Desweiteren ist es mit Matlab kombinierbar und man kann 3D-Zeichnungen importieren ( hab ich noch nicht getestet).Zitat:
Es gibt aber auch noch viele andere Mehrkörperprogramme, wie z.B. SimPack. Da werden z.B. Gelenke, Federn, Dämpfer "graphisch" erstellt und dann simuliert.
Und ich glaube es ist ziemlich teuer :(
P.S. Ich hätte ja jetzt gerne einen screenshot drangehangen, aber meine Lizenz ist abgelaufen und ich muß mir erstmal ne neue besorgen.
Servus Distel,
kannst Du mal bitte einen Link zu Alaska (oder war das nicht Sibierien??) "veröffentlichen". Gibt es da sowas wie "beschränkte" Testversionen??
P.S.: Herr Gleylancer meinte, das FEM-Anwender nicht wüssten was sie tun...
Die meisten Wissen das auch nicht. Von 30 Studenten hatten grade mal 2 richtig Ahnung von FEM. Wenn man nicht ganz genau weiss, was man macht, dann produziert einem das Programm nicht mehr als schöne bunte Bilder.Zitat:
P.S.: Herr Gleylancer meinte, das FEM-Anwender nicht wüssten was sie tun...
Aber hier geht es ja um keine FEM Programme sondern um eine Art berechnungsprogramm für Regelungstechnik (es ist letztlich nix anderes als Regelungstechnik, nur das einem das Programm die Rechnerei mit Laplace-Transformation abnimmt).
Ähm nein, hier geht es um Mehrkörpersimulation. Das ist was anderes. Das hat erstmal nicht viel mit Regelungstechnik zu tun.Zitat:
sondern um eine Art berechnungsprogramm für Regelungstechnik (es ist letztlich nix anderes als Regelungstechnik, nur das einem das Programm die Rechnerei mit Laplace-Transformation abnimmt).
( Man kann die Modelle aber beispielsweise als Regelstrecke in Simulink einbinden. )
@Cobold: Der Link steht schonmal weiter ober. Aber hier nochmal:
http://www.tu-chemnitz.de/ifm/ifm_ala4modeller.htm
Da kannst du ne Testversion ziehen. Die ist glaub ich auf 3 Gelenke und 4 Körper beschränkt. Und läuft nur einen Monat.
Ne, nun wirklich nicht!!!!!!!!!!
MatLab ist nicht nur Regelungstechnik, sondern vielmehr (unter anderem) eine Möglichkeit, durch numerische (zeitdiskret und indiskret) Integration DGLs zu lösen. Anwenden kann man dass dann z.B. zur Simulation von ALLEM (von der Vermehrung der Karnikel bis zur Luftabfangrakete). Man muß halt "nur" das System mathematisch/physikalisch "nach modelieren"....hahaha, ganz einfach!!
Und zum Schluß, wenn man das ganze System kennt, kann man schließlich den Reglerentwurf machen. Aber ohne das zu regelnde(!!!) System geht garnischt!
MatLab spart somit dem (wissenden, und in vielen Ingeniuerdisziplinen geschulten...gähn) Anwender Zeit, Kohle, Nerven, Kohle, Kohle und nochmals Kohle.
Und um eine Übertragungsfunktion zu simulieren, muß man die auch mit Laplace-Transformation aufstellen können. Pech gehabt; das erspart Dir MatLab nicht.
Aber ob man das jetzt mit Übertragungsfunktionen, Zustandsraum oder Zero/Pole/Gain (LTI-Modelle: Linear Time Invariant) oder mit einzelnen Blöcken in Simulink zusammenbastelt des kann sich jeder aussuchen (wenn er es kann).
So, spätestens jetzt könnte mich MathWorks im Vertrieb anstellen und ich kümmere mich wieder um meine 3-D-Simulation eines mobilen Kleinroboters mit 5 DoF Arm (mit Mathematik und Physik und einem Stapel Büchern...)
Cobold schreibt eigentlich schon alles. Mechatronik ist eben auch Regelungstechnik. Wenn man das eine kann, versteht man das andere auch. Und wie gesagt, die Laplace-Gleichung aufzustellen nimmt einem niemand ab (wäre ja auch schön wenns ein Programm gäbe, das einem auf Knopfdruck alles löst).Zitat:
Ähm nein, hier geht es um Mehrkörpersimulation. Das ist was anderes. Das hat erstmal nicht viel mit Regelungstechnik zu tun.
@Cobold: Willst du mal Alaska testen ? Z.B. für deinen 5DoF-Arm ?
@Gleylancer: Kann es sein das du immer irgendwie am Thema vorbeiredest ? Und dir selber widersprichst ?
Versteh das jetzt nicht als Beleidigung, aber mir kommt das so vor.
Das mit dem vorbeireden kann schon sein, widersprechen wohl eher nicht. Vielleicht versteht man unter Regelungstechnik etwas anderes, allerdings gehts hier auch nur um Differetialgleichungen, die irgendwas beschreiben. Ob das nun elektrisch oder Mechanisch ist ist gleich, das Programm bastelt sich eben aus der vorgegeben Regelstrecke die passende Gleichung.
Aber seis drum, werd mir mal Alaska anschaun
Gruß
Gley
So, nochmal: "Wenn man das eine kann, versteht man..." (wie zitiert man eigentlich??
Nö, wenn ich mich mit meinem Hardcore-Regelungstechniker/Kybernetiker über Regeln&Staunen unterhalte, denke ich immer, ich hätte keinen Plan. Die Methoden der Regelungstechnik etc. (die ganze Mathematik..ist eigentlich nix anderes als angewandte Mathematik) sind eine eigene Disziplin; da geht, wie gesagt, ohne die Regelstrecke (davon reden wir doch die ganze Zeit!!) nix; aber...
Und den ollen Laplace kann übrigens MatLab schon aufstellen (oder fast).
Man erstellt z.B. ein LTI-Modell im Zustandsraum z.B. H=ss(A,B,C,D) wobei ss = statespace, also Zustandsraum ist, und dann mit z.B. L = tf(H) wird das ss-Modell (doofer Name!!) zu einer "transfer-function". Und wenn man eben diese tf G(s) = Y(s) / U(s) mit der Hand aufstellen will, dann muß man halt den ollen Laplace wieder aus der Kiste kramen.
Hellau es lebe die Simulation.
Meinen 5DoF-Arm mit Alaska. Müßte ich versuchen. Ist bestimmt interessant zu sehen, wie schnell des geht. Aber, zur Regelung(wieder dieses Thema) geht des, glaub' ich, nicht. Da braucht man wieder das mathematische Modell!
Ich wünsche euch noch ein schönes Wochenende!!
Also, ich denke mal das mit deinem Arm müsste "relativ" schnell gehen. Körper rein ( Abmaße als Parameter ), Koordinatensysteme drauf, KOS durch Gelenke verbinden. Fertig. Jetzt müßte man bei einer Anfangsauslenkung schon sehen, wie der Arm aufgrund der Schwerkraft zusammensackt. Dann kommt der schwierige Teil: Modellieren der äußeren Momente,Kräfte, Antriebsmomente, etc.
Mit der Regelung hast du recht, ich habe in Alaska bisjetzt nur einfache Regler gesehen. Eine gute Möglichkeit ist aber wahrscheinlich in Alaska Eingangs- und Ausgangsparameter zu definieren und das ganze dann in Simulink als Block einfügen. Der rückwertige Schritt dürfte auch gehen, sodaß du das Ergebnis deines Reglers in Alaska ansehen kannst.
Ich glaube bei den Beispielen in der Demo, ist eine PID-Regelung mal aufgezeigt.
Die Sache hat nur einen Haken: Mit der Demo bekommst du den 5DoF-Arm nicht hin.
P.S. Kannst du mal das Prinzip aufzeigen, wie dein Arm aufgebaut ist ?
Ich hab auch mal meins drangehängt, aber das ist nur die Idee, die mir vorhin beim Kaffeetrinken gekommen ist.
Das ist nur unserer erstes ganz grobes Übersichtsmodell. Mittlerweile ist er fertig konstruiert. Ist ein leichtbau Arm für professionellen Einsatz. Kostet wohl ??? verrate ich nicht. Wenn mal alles fertig ist gibts dann mehr!
Ui, ist das mit Matlab erstellt? Muss mir die Toolbox wohl auch mal reinziehen...
Heißt leichtbau, dass Ihr die Elastizitäten der Struktur mit berücksichtigt? Cool, wo muss ich mich bewerben? ;o)Zitat:
Zitat von Cobold
Ne, ist ein CAD-Modell (Pro/E), aber mein Modell in der VR-Toolbox in MatLab schaut ungefähr so aus.
Leitbau bedeutet in diesem Fall, dass der mit FEM gerechnt wird und die Bauteile dann nicht 262 mal überdimensioniert sind . Bei der Positiosregelung wird dass also eine Durchbiegung vernachlässigt. Ist ja auch nicht ein Arm für Werkzeugmaschinen sondern für andere Einsätze. Er wird vom Benutzer mittels Handtracking positioniert.
So, ich habe mal ein bischen die SimMechanics- und die VR-Toolbox in Matlab ausprobiert. Geht besser als ich anfangs gedacht habe. Wenn ich jetzt noch eine Kopplung mit Alaska hinbekomme, wäre das phänomenal.
Mein Chef hat mit vor kurzem mitgeteilt, das meine Lizenz wieder geht und ich demnächst wieder intensiv mit Alaska zu tun habe. Ich denke, ich werde da auch mal den Arm in Angriff nehmen. :cheesy:
Distel
Servus Distel,
hat das mit Alaska und Matlab funktioniert?? Bin sehr an sowas interessiert!!
Und wieso finden alles außer mit, dass die VR-Toolbox einfach zu bedienen sei?? Ich doof??
Und wenn Du dann der Chef in SimMechanics bist, will ich da auch noch was wissen (Koordinatensysteme!!) Hast Du dass mit der visualisierung geschaft. Ist ganz einfach!
Moin,
also bis ich diese Kopplung hinbekomme, das kann ein bischen dauern, weil ich wahrscheinlich zu wenig Ahnung davon habe. Ich könnte aber mal jemand von der Herstellerfirma fragen, die haben mir das letzte mal auch geholfen und gleich ein Demoprogramm geschickt.
Also das mit der VR-Toolbox finde gut und SimMechanics auch, vor allem, weil es gute Tutorials und Literatur dazu gibt ( im Gegensatz zu Alaska ). Ich habe zwar bisjetzt nur ein einfaches Pendel simuliert, aber ich denke, ich werde da noch ein bischen mehr machen.
Die Bedienung finde ich nicht so schwierig. Was isn das Problem mit den Koordinatensystemen ?
Für den Fall, dass du in der Lage/Willens bist, dir deine Simulationssoftware selber zu schreiben, empfehle ich einen Blick auf http://www.ode.org , das ist eine physics library für C++.
Aber ich weiß nicht wie tief du in die Materie eindringen willst.
An der philosophischen diskusion über Mechatronik/Regelungstechnik/FEM und Simulation beteilige ichmich jetzt nicht. Ich habe Mechatronik studiert (Regelungstechnik war ein wichtiger Teil davon) und arbeite jetzt an einem Institute für Roboterforschung und simuliere kinematische Zusammenhänge und visualisiere das in VR! Da benutze ich ODE sehr gerne.
Moin,
Der Link ist schonmal sehr interessant, aber für mich sieht das alles so aus, als ob es für Spiele und VR ausgelegt ist. Es steht da auch nirgends, auf was für einen physikalischen Formalismus das ganze basiert ( bestimmt nicht Lagrange, oder? ).
Im Moment ist das Programm Alaska, für meine Zwecke am besten geeignet.
Was war eigentlich an der obigen Diskusion sooo philosophisch? Ich glaube es war ehr ein kleines Missverständnis.
P.S. Ich studiere noch Mechatronik und ich weiß das Regelungstechnik ein wichtiger Bestandteil ist, ist ja schließlich eine von meinen Vertiefungsrichtungen. :cheesy:
Der Link ist zwar schon recht alt, aber ich denke es hat sich in diesem Gebiet eine Menge getan. Neben Software von Dassault, würde ich 3 Angebote auf den Markt nennen:
1. Maple und MapleSim:
Maple ist sehr aktiv was die Entwicklung von Funktionalität angeht, besonders wenn man an multidomain Systeme zur Modellierung und Simulation angeht. Wenn man die Hilfe zu MapleSim ansieht, da bekommt man eine Menge Information.
2. Matlab und SimuLink:
Wohl hinter Maple, aber sicher vergleich bar.
3. Mathematica und SystemModeler:
Wolfram hat, anders als die Firmen hinter Matlab und Simulink, im Support sich noch nicht auf die etwas anderen Anforderungen eingestellt, welche dort gegeben sind. Wolfram hat aber einige interessante Pluspunkte die mich dazu bewogen haben mich für eine nicht kommerzielle Lizenz der produkte Mathematica und SystemModeler entschieden. Der erste Pluspunkt ist, es gibt die nicht kommerzielle Lizenz, so dass man als Privatperson das Werkzeug legal einsetzen kann! Für 395,. Euro Mathematica und für 495,- Euro SystemModeler. da man für das Zugreifen und Einbinden externer Hardware jeweils spezielle "Packages" braucht, welche man sich nach dem Anmelden in seinem Konto beim Lizenzgeber, der damit auch die Korrektheit der Lizenz überprüft, geht es nur legal als Inhaber einer entsprechenden Lizenz. Da aber hier z. Z. gerade eine enorme Entwicklung stattfindet kann an, selbst mit einer Uni-Lizenz diese nur während der aktiven Uni-Zeit verwenden!
Der zweite Pluspunkt bei Wolfram ist die Entscheidung Modelica, siehe www.Openmodelica.org, für das Erstellen von Blöcken für die Modellierung zu verwenden. OpenModelica ist nicht nur eine Modellierungssprache, sondern eine Entwicklungsumgebung. Man kann also wirklich innerhalb von Modelica seine Modellierung entwickeln und dann später in SystemModeller einbinden.
Modelica ist, wie auch die Zielsetzung der oben genannten 3 Anbieter, aber eben auch Dassault, ein Modellierungssystem das akausale Blöcke definieren und einsetzen erlaubt, Erläuterung siehe in der Einführung zu MapleSim im Internet und das über sogenannte "Connectors" auch Elemente unterschiedliche Domains verbinden und in einer Modellierung einbinden kann.
Minuspunkt ist bei Wolfram, dass man selbst über den Support keine wirkliche Hilfe findet wenn man sein "Hello World" für eine externe Hardware realisieren will. Im embedded Bereich ist das z. B. das berühmte Blinken einer LED. es schient zu gehen, z. Z. arbeitet aber Wolfram in dem Modus, dass man zusätzliche Hardware zu den bereits definierten "Devices" beantragen kann und dann hofft die dort irgendwann zu finden. es scheint aber, nach ersten versuchen mich durch die nicht zielgerechte Dokumentation möglich zu sein. Aber in der Community liest man immer wieder von Problemen selbst bei verwenden eines supporteten Arduino-Boards, GPIOs mit SystemModeller/Mathematica zu verwenden.
Stichwort zu diesem Themenkreis ist auch das "Hardware-in-the-Loop" und "Software-in-the-Loop". Eine denkbare Nutzung ist z. B. wenn man solver im Mathematica nutzen will um an im Experiment gefundenen Daten für die nicht eine Funktion die das Verhalten wiedergibt, eine Funktion auf die messdaten zu erzeugen und so auch die Qualität der Modellierung mit der Realität zu vergleichen!
Ich habe mich dem privaten Projekt verschrieben eine Schotsteuerung mit Schrittmotor für ein von mir in der Entwicklung befindliches Modellboot mit Mathematica und SystemModeler zu modellieren und durch Simulation die Funktionen im Detail zu verstehen und zu optimieren. Diese Aufgabenstellung finde ich als eigenes projekt außerordentlich spannend und schon jetzt macht es mir viel Spaß! Aber, wie hier schon mal geschrieben wurde, dieses zu Realisieren verlangt umfangreiche Kenntnisse, deren Auffrischung, es sind ja nun schon 35 Jahre vergangen seit ich auf der TU zuletzt Mathe studiert habe, aber auch zu erweitern. So bin ich im Rahmen der Auffrischung der Kenntnisse und der Erweiterung dabei mich dem langfristigen Ziel zu widmen praktisch alle Kurse die im Mathe-Bachelorstudium des Matheinstituts der TUM angeboten werden zu absolvieren. Da ernste gesundheitliche Probleme meine Konzentrationsfähigkeit stark eingeschränkt haben, sehe ich dieses studieren als eine REHA um meinen Sysnapsen zu ermöglichen durch Reorganisation die Folgen der Schäden an den grauen Zellen zu beheben. So habe ich mir die im Internet frei verfügbaren Unterlagen zu den Kursen für das mathematik Bachelor der TUM geholt, mich im Detail über die Inhalte informiert und an deutschen Universitäten, wie auch bei den kostenlosen Angeboten der MIT in Boston im Rahmen des OpenCourseware Programmes Vorlesungsvideos von Professoren gefunden deren Vorlesungsstil mir liegt. So z.B. für Analysis von der Universität Tübingen die 2 Semester von Professor Groh, der nach der Methodik von Terence tao der UCLA vorgeht und dessen 2 Lehrbücher zur Analysis auf der persönlichen Seite von Terence tao kostenlos herunterzuladen sind. Auffrischen tue ich mein Abi-Wissen, immerhin hatte ich ein 13 Punkte in Mathematik im Abitur durch die beiden Kurse "MIT OCW 18.01" und ich meine "MIT OCW 18.02". schon erschreckend was 35 Jahre so im Beherrschen der Mathematik erodieren lassen.
Aber für mein Projekt der Schotsteuerung ist die Mathematik eine Säule, aber auch ein Werkzeug für erforderliches Wissen in anderen Bereichen.
So ist vieles im Physik-Bachelor, wie an der LMU angeboten, gleichfalls wichtig, auch hier muss ich mein Leistungskurs Physik-Wissen auffrischen und erweitern! In dem Zusammenhang lohnt sich ein Verweis auf die Vorlesung zur klassischen Mechanik von Dr. Schuller, Professor in Erlangen oder München. Er geht den Bereich mit modernster Mathematik auf den Leib und nutzt dafür diverse topologische Mannigfaltigkeiten. Seine Einführungsvorlesung, in welcher er die Ziele seiner 1 Semester Vorlesung präsentiert, ist die Augen öffnend! Frappant ist das dafür aber die Vorlesungen im Bachelor der Mathematik der LMU das erforderliche Mathematik-Rüstzeug gelehrt wird! Bitte vergesst nicht, da ich aus gesundheitlichen Gründen nicht mehr berufstätig sein kann, habe ich Zeit und kann daher ohne Stress lernen. Wenn ich dann erfolgreich Kurse im Selbststudium gelernt habe, kann ich mich ja so nebenbei an de Uni einschreiben und mir die Credits und vielleicht sogar die abschlüsse holen! Kombiniere ich das mit dem "REHA" Effekt meine Gehirnschäden durch das lernen beheben zu können, kombiniere ich Spaß und Genesungsanstrengungen!
Bleibt für meine Zielsetzung auch noch einige Fächer aus der E-Technik. Regelungstechnik nach Professor Lunze, analoge Elektronik und digitale Elektronik, die ich im Selbststudium mir vor jahrzehnten soweit angeeignet habe, dass ich als Applikationsingenieur in der Halbleiterindustrie am Anfang meiner Karriere sehr erfolgreich tätig war. Ich erwarte, dass mein Elektroniklabor, in diesem Jahr erstellt und ausgestattet mir auch weiter gute Dienste ,machen wird. Zum Abschluss noch ein Blockdiagramm erstmal ohne Kommentare der Schotsteuerung für die ich all dieses lerne, falls ich nicht vorher abgerufen werde!
Bild hier
Da ich mich mit dem Thema des "Designs durch Modellierung" recht intensiv beschäftige und wegen der Kosten für den Privatmann mich entschieden habe auf die Software der Firma Wolfram, Mathematica, SystemModeler und Wolfram Language zu setzen. jetzt hat sich in letzter zeit bei Wolfram einiges in der Richtung die mich interessiert getan hat, möchte ich hier davon berichten!
Erstens hat Wolfram "mathematica" und "Wolfram Language" kostenlos auf dem RaspBerry Pi verfügbar gemacht. Auch ist kürzlich mit dem RaspBerry Pi 2 einiges in Richtung Leistungssteigerung der RaspBerry Pi Hardware passiert. Ich habe mir also den RaspBerry Pi B+ besorgt und möchte damit untersuchen wie Mathematica und Wolfram Language auf einer Platine mit einem µController funktioniert, wie man aus Mathematica auf dem RaspBerry Pi mit Mathematica auf dem PC kommunizieren kann. Auch will ich mit dieser Platform versuchen zu lernen wie ich aus Mathematica heraus auf die Hardware-Funktionen zugreifen kann und z. B. über diese hardware auf weitere externe Hardware zuzugreifen. Da es hier nur um das Lernen und Erforschen geht wie man es machen kann ist die Leistungsfähigkeit der Raspberry Pi B+ Hardware kein Thema. Interessant wird es auch sein die Möglichkeiten zu untersuchen die sich aus der Wolfram Language ergeben, gerade auch, weil die RaspBerry Pi B+ Platine auch die Möglichkeit bietet auf das Internet zuzugreifen und Wolfram language ja gerade mit dem riesigen Wissensschatz von Wolfram für die Wolfram Language in der Cloud so mächtig sein soll!
Eine zweite ähnlich interessante Entwicklung der Umgebung von Wolfram ist die Unterstützung von der Software SystemModeler für die Platine Teensy 3.1. Hier verwendet man von Wolframs Seite das Protokoll "Firmata" für die Kommunikation zwischen der Modellierungsumgebung der Software SystemModeler mit externer ARM Cortex M4 basierender Platine und dem Presentation Layer des OSI 7 Models mit Firmata für diese Wolfram Software die Hardware-Funktionalität zugänglich zu machen. Leider ist weder "Firmata" von seiner Funktionalität eine gute Wahl, noch halte ich den Freescale Kinetis ARM Cortex M4 auf der Teensy 3.1 Platine eine gute Wahl. Mein Fernziel ist es zu lernen wie ich ein Protokoll des Presentation Layers, hier Firmata, durch etwas ersetzen kann, was CMSIS nutzt um sich die Definitionen zu holen die Funktionalität der zum Einsatz kommenden Hardware so zu presentieren, dass SystemModeler diese nutzen kann!
Da es für mich noch vieles zu lernen gibt werde ich die Lizenz von Mathematica erst erwerben wenn es sinnvoll ist, erst recht viel später die des SystemModelers, da Wolfram hier ja gerade erst eine Entwicklung angefangen hat publik zu machen und erst spätere Versionen eine annehmbare Reife haben werden!
War gestern auf der Messe in Nürnberg, "Embedded World 2015" und habe dort auf dem Stand von Mathwork erfahren, dass es seit kurzem, weniger als ein Jahr, Matlab, Simulink und alle Toolboxen für den nicht kommerziellen Nutzer preiswert gibt. Sobald ich wieder daheim war fand ich Matlab für 105,- Euro und alle Toolboxen, inklusive Simulink für jeweils 29,- Euro. Ich werde mir also Matlab und Simulink Lizenzen erwerben, sobald die erste 2015 Version veröffentlicht ist. Zusätzlich simulink und alle Toolboxen die ich brauche um erstmal zu lernen eine externe hardware in Matlab ab zu bilden! Es gibt auf der Webseite "Packages" zum herunterladen um externe Hardware anzusprechen. Freue mich darauf, da Mathworks Software den Angeboten von Wolfram, Mathematica und SystemModeler um Jahre für meinen Zweck hinterher sind!
Jetzt muss man mal sehen ob sich auch Maple bewegt!