Viele Arbeitsprozesse in der Bau- und Fördermaschinentechnik, Lebensmittelindustrie oder Verfahrenstechnik sind gekennzeichnet durch die Interaktion mit Schüttgütern. Beispiele hierfür sind die Gewinnung und der Transport von Erd- und Rohstoffen sowie die Verarbeitung von Getreide, Mais, Pellets oder Granulaten. Zur Abbildung der partikel-mechanischen Vorgänge hat sich die Diskrete Elemente Methode (DEM) als geeignetes Simulationsverfahren etabliert. Für eine prospektive Analyse der Wechselwirkungen zwischen Schüttgut und Maschine ist es notwendig diese Methodik mit einem domänen-übergreifenden Systemmodell zu verknüpfen. Es wird eine Lösung vorgestellt, welche eine geschlossene Modellierung und Simulation der DEM in der Software SimulationX ermöglicht.

No description available.

The TARA machine from Volvo is equipped with hydraulic suspension which can be connected with each other in different ways. The present study focuses on enhancing the dynamic performance of the TARA machine during its operations through the investigation of various hydraulically interconnected suspension (HIS) systems. Employing a comprehensive cosimulation approach using Adams Car (ACar) and MATLAB Simulink, a full-vehicle analysis was conducted. The TARA machine was modeled in ACar, while the Simulink environment was utilized to design the control system and implement the HIS configuration. The HIS system was connected within two wheels, explored with three different connection types: pendulum, cross or individual connections. The model was simulated in pitch, roll, bounce and warp modes, achieved by running on different road conditions generated in ACar. The change of different HIS systems were achieved by manipulation of the hydraulic circuit in Simulink. By analyzing the dynamic performance of the HIS systems in terms of acceleration, the study aims to identify the most favorable HIS configuration on TARA machine. This investigation provides valuable insights for optimizing the overall operational dynamics of TARA machines, thereby contributing to the development of advanced HIS systems in the field. / Den TARA-maskinen från Volvo är utrustad med hydraulisk fjädring som kan kopplas samman på olika sätt. Den aktuella studien fokuserar på att förbättra den dynamiska prestandan hos TARA-maskinen under dess drift genom undersökning av olika hydrauliskt sammanlänkade fjädringssystem (HIS). Genom att använda en omfattande sam-simulering med Adams Car (ACar) och MATLAB Simulink utfördes en helhetsanalys av fordonet. TARA-maskinen modellerades i ACar medan Simulink-miljön användes för att utforma kontrollsystemet och implementera HIS-konfigurationen. HIS-systemet var kopplat mellan två hjul och utforskades med tre olika typer av kopplingar: pendel, korsning eller individuella kopplingar. Modellen simulerades i lutning, roll, studs och förvrängning, vilket åstadkoms genom att köra på olika vägförhållanden genererade i ACar. Förändringen av olika HIS-system åstadkoms genom manipulering av hydraulikkretsen i Simulink. Genom att analysera HIS-systemens dynamiska prestanda i form av acceleration syftar studien till att identifiera den mest fördelaktiga HIS-konfigurationen för TARA-maskinen. Denna undersökning ger värdefulla insikter för att optimera den övergripande operationella dynamiken hos TARA-maskiner och bidrar därmed till utvecklingen av avancerade HIS-system inom området.

No description available.

This report is the result of Master of Science thesis project developed for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School 2016. In the past few years, Adams MBD models have been created to verify the better comfortability of six-wheeled pendulum-arm-suspension compared to bogie-suspended forwarder. Based on the current achievements, this thesis would focus on discovering the energy consumption states of both types of forwarder. A study on the energy usage of a pendulum arm suspension forwarder was preformed based on existing design parameters and test data gathered by Skogforsk, providing insight about the performance of XT28 when operating on a test track. Hydraulic and mechanical models of the forwarder were built using Adams and Simulink/Matlab. These models were used for the simulation of the working process and calculation of the energy consumption. The result of this research project shows that active pendulum arm suspension forwarder saves approximately 28% of energy consumption compared to passive suspension. It is also shown that a speed increase from 0.84m/s to 1m/s increases the energy consumptio with approximately 10%. / Rapporten är resultatet av ett masterprojekt som utförts vid KTH Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Skogforsk för Skogsforskningskolan 2017. Under de senaste åren har ett antal Adams-baserade MBD-modeller skapats, med syftet att undersöka och verifiera hur mycket vibrationsmiljön kan förbättras med en sexhjulig pendelarmsdämpad skotare jämfört med en traditionell bogie-maskin. Denna avhandling fokuserade på att jämföra energiförbrukningen hos båda typer av maskiner. En studie om energiförbrukningen hos en pendularmsskotare har utförts, baserat på befintliga designparametrar och provningsdata insamlade av Skogforsk, vilket gav insikt om energiprestandan hos den aktivt dämpade pendelarmsskotaren XT28 vid drift på provbana. Hydrauliska och mekaniska modeller av maskinen skapades med Adams och Matlab/Simulink. Dessa modeller användes för simulering av en idealiserad arbetsprocess och beräkning av energiförbrukningen. Resultatet av detta projekt visar att aktivt dämpad pendularmsskotare har cirka 28% lägre energiförbrukning jämfört en passivt dämpad skotare. En analys visar också att en ökad hastighet från 0,84 m/s till 1 m/s ökar energiförbrukningen med cirka 10% .

Radio frequency (RF) and microwave switches are widely used in several different applications including radar, measurement systems, telecommunications, and other areas. An RF switch can control a radar’s transmit vs. receive mode, select the operating band, or direct an RF signal to different paths. In this study, a single pole eight throw (SP8T) switch using only Surface Mount (SMT) components is designed and simulated in Keysight’s Advanced Design System (ADS). Single pole eight throw is defined as one input and eight possible outputs. A star network configuration with series-shunt PIN diode switches is used to create the 8-way RF switch. There are other commercially available SP8T switches from MACOM, Skyworks, Analog Devices, and other vendors that operate around this bandwidth. However, this design uses SMT components and series-shunt diode configurations to create a device in the GHz range and power handling in the high 20 to 30 dBm range. This study modeled components in ADS, including the PIN diodes and the bias tees. The project also analyzed multiple layouts, finalizing the optimal design to meet specifications. The insertion loss, bandwidth, isolation, return loss, power handling, and switching speed are analyzed in the final design. Key specifications for this design are determined by comparing to other commercially available SP4T and SP8T switches from MACOM, Skyworks, Analog Devices, and other vendors, as well as developing an operational switch over the 2-18 GHz bandwidth. Additional specifications include limiting insertion loss to 2.0 dB maximum and maximizing isolation to 30 dB minimum. Switching speed and power handling specifications are also set to 20 ns and 23 dBm, respectively. Future projects will work on design fabrication and improvements to the manufactured switch.

No description available.

Electric buses often have batteries installed on the roof structure to have a better space utilization. This increases the height of the centre of gravity of the vehicle, affecting its roll stability. The existing vehicle setup uses an anti-roll bar to provide the roll stiffness. However, increasing the roll stiffness of the anti-roll bar for providing the required roll stability of an electric bus is limited due to the increase in weight of the anti-roll bar, its material properties and the design constraints. An alternate for the air suspension system is identified through a literature study. The identified system, an interconnected hydro-pneumatic suspension, is modelled analytically and compared to the air spring system. Multi-body simulations are performed to understand the roll performance.\par The thesis work also estimates the system's energy efficiency, and the feasibility of packaging the system within the existing vehicle architecture is studied in CAD software. The roll gradient of the vehicle is shown to improve compared to the existing air-spring system. The study also find that implementation of hydraulic-interconnected system can result in reduction of the unsprung mass of the vehicle. / Elektriska bussar har ofta batterier installerade på takkonstruktionen för att få ett bättre utrymmesutnyttjande. Detta ökar fordonets tyngdpunktshöjd och påverkar dess krängstabilitet. Den befintliga fordonskonfigurationen använder en krängningshämmaren tillsammans med luftfjädrar för att ge den krängsstabilitet som krävs. Men att öka krängstyvheten hos krängningshämmaren för att ge den nödvändiga krängstabilitet hos en elektrisk buss är begränsad på grund av ökningen av vikten av krängningshämmaren, dess materialegenskaper och konstruktionsbegränsningar. Ett alternativ till luftfjädringssystemet identifieras genom en litteraturstudie. Det identifierade systemet, ett sammanlänkat hydro-pneumatiskt fjädringssystem, modelleras analytiskt och jämförs med luftfjädringssystemet. Multibody-simuleringar utförs för att förstå fordonets krängprestanda. par Avhandlingsarbetet uppskattar också systemets energieffektivitet och möjl-igheten att paketera systemet inom den befintliga fordonsarkitekturen studeras i CAD-programvara. Fordonets krängningsgradient har visat sig förbättras jämfört med det befintliga luftfjädringssystemet. I studien konstateras också att införandet av hydrauliskt sammankopplade system kan leda till en minskning av fordonets ofjädrade massa.

In the research area of virtual reality, the term haptic rendering is defined as the process of computing and generating the interaction force between the virtual object and the operator. One of the major challenges of haptic rendering is the stably rendering contact with a stiff object. Traditional haptic rendering algorithms performs well when rendering contact with soft objects. But when it is used to simulate contact with objects with high stiffness, the algorithm may cause unstable response of haptic devices. Such unstable behavior (e.g., oscillation of the device) can destroy the fidelity of the virtual environment and even hurt the user.  To address the above stability issues, a new design approach has been proposed in this paper. The proposed approach consists of three main process steps: modeling and linearization in ADAMS, LQR position controller design, verification with co-simulation. In the first step, a simulation model of the system is firstly created in ADAMS/View. Then this nonlinear ADAMS multi-body dynamics model is linearized and exported as a set of linear state space matrices with the help of ADAMS/Linear. In the second step, different from the traditional force-control algorithms, LQR position controller is developed in Matlab Simulink based on the exported matrices to emulate interactions with stiff objects. At last, the verification of control performance is carried out by setting up co-simulation between ADAMS and Simulink.  A case study implementation of this proposed method was performed on the TAU device which was previously developed by Machine Design department at KTH. TAU is an asymmetrical parallel robot with six degrees of freedom for the simulation of surgical procedures like drilling and milling of hard tissues of bones and teeth. The results show that the linear model exported from ADAMS is sufficiently accurate and the proposed controller can render a virtual wall with stiffness at the level of 105 N/m. / Inom forskningsområdet virtuell verklighet definieras termen hatisk återgivning (haptic rendering) som processen för beräkning och generering av interaktiva krafter mellan det virtuella objektet och användaren. En av de största utmaningarna med haptisk återgivning är att stabilt simulera känslan av beröring av styv material för användare. Traditionella algoritmer fungerar när det gäller att simulera känslan av beröring av mjuk material, men när algoritmerna används för att simulera kontakt med materialer med stor styvhet kan det orsaka instabilitet hos haptiska enheter. Sådana instabilitet, bland annat svängning hos enheten, kan förstöra den virtuella miljöns exakthet och till och med skada användare.  Denna uppsats försöker ta itu med det ovanstående problemet genom att föreslå en ny designmetod. Metoden består av tre huvudsteg: modellering och linearisering med hjälp av ADAMS, design av LQR-positionskontroll, och verifiering med samsimulering (co-simulation). I det första steget skapas systemets simuleringsmodell med hjälp av ADAMS/View. Sedan linjäriseras denna icke-linjära ADAMS-multikroppsdynamikmodell. Modellen exporteras som linjära tillståndsmatriser med hjälp av ADAMS/Linear. I det andra steget designas en LQR-positionskontroll med hjälp av Matlab Simulink baserat på de exporterade matriserna tidigare för att simulera interaktioner med styv material, vilket skiljer sig från de traditionella kraftkontrollalgoritmer (force-control algorithms). I det sista steget utförs verifieringen av positionskontrollens prestanda genom att ställa in samsimulering (co-simulation) mellan ADAMS och Simulink.  En testkörning av denna föreslagna metod har utförs på TAU-enheten som tidigare utvecklades av KTH institutionen för maskinkonstruktion. TAU är en asymmetrisk parallellsrobot med sex frihetsgrader för att simulera kirurgiska ingrepp som borrning av hårda vävnader i ben och tänder. Resultaten visar att den linjära modellen som exporteras från ADAMS är tillräckligt korrekt, för den föreslagna positionskontrollen kan framställa en virtuell vägg med styvhet vid 105 N/m.

Digital Twins (DTs) are nowadays gaining popularity as time-to-market is becoming a crucial factor to a product success. A twin replicates the behavior of a physical system in a virtual environment and the added value it provides depends on its accuracy and simulation time. In fact, a twin can be used to simulate corner cases in which damage can occur to the real system, or to run parallel tests to accelerate the development process. This work presents a DT for the VL53L0X Time-of-Flight (ToF) sensor developed with SystemC/Transaction Level Modeling (TLM)-2.0 standard. A generic method is introduced to investigate the minimal descriptive parameters to build empirical sensor models, in addition to how the use of different synchronization methods would affect the accuracy and simulation time of such sensors. The digital interface that connects the sensor to the Microcontroller Unit (MCU) has been developed using the sensor datasheet to mimic the Inter-Integrated Circuit (I2C) protocol. Results show that the real distance (measured by ray tracing in the simulator), the reflectance and the ambient light intensity can be used to mimic the output registers of the sensor. Furthermore, interpolating the fitting parameters can yield to results similar to that of a lookup method if the interpolation interval is small enough. The model has been integrated in two different co-simulations using different mechanical simulators with a plug-and-simulate easy-to-use Transmission Control Protocol (TCP) interface. The simulation time depends on the synchronization method used but no separability has been determined between the mechanical simulator and the TCP overhead. / Digitala tvillingar (DT) är idag alltmer populära eftersom time-to-market blir en avgörande faktor för en produkts framgång. En tvilling återskapar beteendet hos ett fysiskt system i en virtuell miljö och det mervärde den ger beror på dess noggrannhet och simuleringstid. En tvilling kan användas för att simulera hörnfall där skador kan uppstå på det verkliga systemet, eller för att köra parallella tester för att påskynda utvecklingsprocessen. Detta arbete presenterar en DT för VL53L0X ToF-sensorn som utvecklats med SystemC/TLM-2.0 standard. En generisk metod introduceras introduceras för att undersöka de minimala beskrivande parametrarna för att bygga empiriska sensor sensormodeller, utöver hur användningen av olika synkroniseringsmetoder skulle påverka noggrannheten och simuleringstiden för sådana sensorer? Det digitala gränssnittet som ansluter sensorn till mikrokontrollerenheten har utvecklats med hjälp av sensorns datablad för att efterlikna I2C-protokollet. Resultaten visar att det verkliga avståndet (uppmätt med strålspårning i simulatorn), reflektansen och den omgivande ljusintensiteten kan användas för att efterlikna sensorns utgångsregister. Dessutom kan interpolering av anpassningsparametrarna ge resultat som liknar dem från en uppslagsmetod om interpoleringsintervallet är tillräckligt litet. Modellen har integrerats i två olika samsimuleringar med hjälp av olika mekaniska simulatorer med ett lättanvänt TCP-gränssnitt för plug-and-simulate. Simuleringstiden berodde på vilken synkroniseringsmetod som användes, men ingen separerbarhet har fastställts mellan den mekaniska simulatorn och TCP overhead-gränssnittet.