Modelling and simulation of complex and multi-domain mechanical systems has become of major importance in the last few years to address energy and fuel consumption performance evaluation. The goal is to unify the available modelling languages aiming to improve scalability and easiness of handling complex multi-domain models. Modelica Modelling Language was born in 1997. It has three main features: object-oriented, equation based with non-causal design structure and multi-domain environment. This thesis aims to give an overview of using Modelica on Modelon Impact software to model and simulate a complete 3D wheel loader dynamic system. The project wants to show how the model has been developed focusing on each sub-system implementation. The 3D wheel loader model is designed following the top-down and bottom-up design approaches and focusing on the powertrain sub-system with the engine, transmission and driveline blocks. The combination of the two logics is used to smooth the modelling path and exploit all the benefits. For the simulation experiments, test rig models are implemented to verify the dynamics of individual sub-systems. The model is simulated giving a set of input signals and solving the dynamic equations using different numerical solvers and comparing the elapsed simulation time. The simulation results show that the Radau5ODE explicit solver achieves faster simulation with stable solution given by the variable step size parameter. However, more studies and specific background are needed to update the complexity of the model and compare it with the already existing one. / Modellering och simulering av komplexa mekaniska system med flera domäner har fått stor betydelse under de senaste åren för att utvärdera energi och bränsleförbrukning. Målet är att förena de tillgängliga modelleringsspråken för att förbättra skalbarheten och underlätta hanteringen av komplexa modeller med flera områden. Modelica-modelleringsspråket föddes 1997. Det har tre huvudfunktioner: objektorienterat, ekvationsbaserat med icke-kausal designstruktur och en miljö med flera områden. Syftet med denna avhandling är att ge en översikt över användningen av Modelica i programvaran Modelon Impact för att modellera och simulera ett komplett dynamiskt 3D-system för hjullastare. Projektet vill visa hur modellen har utvecklats med fokus på varje delsystems genomförande. 3D-modellen för hjullastaren har utformats enligt top-down och bottom-up principerna och fokuserar på delsystemet drivlina med motor, transmission och drivlina. Kombinationen av de två logikerna används för att jämna ut modelleringsvägen och utnyttja alla fördelar. För simuleringsförsöken har testriggmodeller införts för att kontrollera dynamiken hos enskilda delsystem. Modellen simuleras med en uppsättning insignaler och de dynamiska ekvationerna löses med hjälp av olika numeriska lösare, varefter den förflutna simuleringstiden jämförs. Simuleringsresultaten visar att den explicita lösaren Radau5ODE ger en snabbare simulering med en stabil lösning som ges av parametern variabel stegstorlek. Det behövs dock fler studier och mer specifik bakgrund för att uppdatera modellens komplexitet och jämföra den med redan existerande modeller.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-320448 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Teta, Paolo |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2022:395 |
Page generated in 0.003 seconds