BondLib: Bondgraphenbibliothek zu Dymola/Modelica

Kurzbeschreibung

Bondgraphen beschreiben die Leistungsflüsse durch ein physikalisches System. Nachdem die Begriffe der Energieerhaltung und Leistungsflusskontinuität für alle physikalischen Systeme Gültigkeit haben, bieten sich Bondgraphen für die Modellierung aller physikalischer Phänomene an.

Die Bondgraphen stellen ein intuitiv ansprechendes Modellierungswerkzeug dar, welches es ermöglicht, die Dynamik physikalischer Prozesse tiefgründig zu verstehen und erklären. Somit eignen sich Bondgraphen sowohl als didaktisches wie auch als praktisches Werkzeug zur Modellierung solcher Systeme.

Historische Entwicklung

• BondLib wurde 1987 als Alternative zu den damals verbreiteten Werkzeugen Enport und Tutsim entwickelt. Während Enport sich damals auf die Modellierung und Simulation linearer Systeme beschränkte, war Tutsim bei weitem nicht flexibel und leistungsstark genug, um damit grosse Systeme effizient und benützerfreundlich modellieren zu können. BondLib wurde als alphanumerische Bibliothek zur Modellierungsumgebung Dymola entwickelt. Die alphanumerische Version von BondLib, erstellt unter einer frühen Version von Dymola, wurde im Kapitel 7 des Buches Continuous System Modeling vorgestellt.

• Im Jahre 1996 entwickelte Michael Schweisguth in seiner MS Thesis eine erste Version einer graphischen Schnittstelle zu BondLib. Diese wurde unter Dymola Version 3 erstellt. Leider war die Graphikoberfläche von Dymola zu jener Zeit noch sehr mangelhaft. Darum konnte diese Version von BondLib nie praktisch eingesetzt werden.

• Im Jahre 2001 wurde eine wesentlich verbesserte Version der graphischen Schnittstelle unter Dymola/Modelica Version 4 entwickelt. Diese Version war funktionstüchtig und wurde bereits regelmässig im Unterricht verwendet ( ). Was noch fehlte war eine brauchbare interaktive Dokumentation, da die Software-Dokumentationswerkzeuge von Dymola noch unzureichend waren.

• Im Jahre 2005 wurde eine wesentlich erweiterte und voll dokumentierte Version von BondLib ( Version 1.2) erstellt, welcher auch eine vollumfängliche Implementation des Schaltungssimulators Spice sowie viele Beispiele beigefügt wurden.

• Im Jahr 2007 wurde die Bibliothek um Unterbibliotheken zur Modellierung mechanischer eindimensionaler Systeme der Translation sowie der Rotation erweitert. Ebenfalls neu ist eine Unterbibliothek zur Modellierung thermischer eindimensionaler Wärmeflüsse (( Version 2.1).

• Heute bietet BondLib die bei weitem flexibelste Bondgraphen Modellierungsumgebung an, die auf dem Softwaremarkt gefunden werden kann. Dies liegt daran, dass Dymola/Modelica Module verschiedener Modellierungsmethodiken problemlos und elegant miteinander gekoppelt werden können.

Wichtigste Publikationen

1. Cellier, F.E. (1991), Continuous System Modeling, Springer-Verlag, New York.

2. Cellier, F.E. (1992), Hierarchical Non-Linear Bond Graphs: A Unified Methodology for Modeling Complex Physical Systems, Simulation, 58(4), pp.230-248.

3. Cellier, F.E. (1995), Bond Graphs: The Right Choice for Educating Students in Modeling Continuous-Time Physical Systems, Simulation, 64(3), pp.154-159.

4. Cellier, F.E. and R.T. McBride (2003), Object-oriented Modeling of Complex Physical Systems Using the Dymola Bond-graph Library, Proc. ICBGM'03, 6^th SCS Intl. Conf. on Bond Graph Modeling and Simulation, Orlando, Florida, pp. 157-162.

5. Cellier, F.E. and A. Nebot (2005), The Modelica Bond Graph Library, Proc. 4^th International Modelica Conference, Hamburg, Germany, Vol.1, pp. 57-65.

Sponsoren

• Raytheon, Inc.

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