OPTIMICA Compiler Toolkit

OPTIMICA Compiler Toolkit はModelica と FMI ベースの製品システム開発を目的とした計算プラットフォームです。定常状態や非定常状態のシミュレーションと最適化問題の解決のための多目的な環境を提供します。OPTIMICA Compiler Toolkit はModelica のコンパイラーを備えており、最適化と定常状態の計算のためのユニークな特徴を提供することによって動的シミュレーションを超えた能力を活用できます。

OPTIMICA Compiler Toolkit は Python や MATLAB® 上でビルドできます。ユーザーフレンドリーなスクリプティングAPI は、一連の計算を統合して複雑な設計の流れをサポートします。

設計サイクルの初期の段階で、定常状態のシミュレーションと最適化によりアーキテクチャの探索と選別をサポートします。詳細な設計の段階では、モデルの確からしさを向上させ、過渡期や定常状態でのパフォーマンスを計算により評価し設計を洗練させてゆきます。

動的な最適化は、制御システムの設計におけるパフォーマンスの限界を評価するうえで有効なツールであり、非線形モデルの予測制御など高度な制御戦略への基本となります。OPTIMICA Compiler Toolkit は、設計プロセスにおいて、シミュレーションと定常状態や非定常状態での最適化を一つにまとめ上げています。

OPTIMICA Compiler Toolkit は、ソフトウェアやカスタム ツールチェーンと一貫性を保ちながら利用できます。

OPTIMICA Compiler Toolkit は、 JModelica.org のテクノロジーを基礎としています。

利点

  • MATLAB® and Python でユーザーフレンドリーなスクリプティング API を用いた柔軟性と相互運用性
  • 暗号化されたライブラリーをサポートしたモデルの保護
  • Support for Hand-Guided Tearing to exploit system structure in steady-state computations
  • l性能分析の限界と最適制御を目的とした動的、または静的な状態の最適化
  • Modelica と FMI を利用した過渡期のシミュレーション
  • サードパーティーのアルゴリズムを使った工業等級の最適化
  • FMI Toolbox for MATLAB®/Simulinkとの円滑な統合
  • ユーザーのツールチェーンとの統合

OPTIMICA Compiler Toolkit の静的状態ソルバーは、チャレンジングな物理モデルにおいてさえきちんと収束させることができます。

Power plant optimization

To meet the increased need for regulating power in today’s energy market, start-up optimization of thermal power plants is a key industrial need. Model Predictive Control is implemented in the OPTIMICA Compiler Toolkit and successfully applied on both lignite boilers and combined cycle power plants to optimize the start-up process.

The optimization reduces the start-up time without violating the thermal and mechanical stress constraints that govern the lifetime of the boiler’s critical components.

Heating distribution

Production planning of district heating system is important as the customer heating demand varies throughout the day, and the production units have different production, start-up, and shut-down costs. 

The OPTIMICA Compiler Toolkit is used in conjunction with a mixed-integer linear programming solver to find optimal production schemes of heat and electricity for small to medium sized district heating systems. The optimized schemes demonstrate potential savings while maintaining robustness of heat delivery.

Vehicle trajectory optimization

The OPTIMICA Compiler Toolkit is successfully used for vehicle trajectory optimization. By optimizing the vehicle negotiating a maneuver, we can evaluate the results of different actuator options, actuator performance limitations and also environmental parameters (e.g. road friction). 

The result of the optimization gives valuable insight into what actuator choices best fit the desired use case and provides a performance benchmark useful when tuning controllers. 

All these capabilities contribute to the active safety of the vehicles.

A framework for nonlinear model predictive control in JModelica.org

(Presentation from Modelica Conference 2015)

Technical Articles:

  1. Christian Hartlep, Toivo Henningsson, NMPC Application using JModelica.org: Features and Performance,  In 11th International Modelica Conference, Paris, France, September 2015, pp. 321-327.
  2. Fredrik Magnusson, Johan Åkesson: "Dynamic Optimization in JModelica.org". Processes, 3:2, pp. 471–496, 2015.
  3. Håkan Runvik, Per-Ola Larsson, Stéphane Velut, Jonas Funkquist, Markus Bohlin, Andreas Nilsson and Sara Modarrez Razavi: "Production Planning for Distributed District Heating Networks with JModelica.org". In 11th International Modelica Conference, Paris, France, September 2015, pp. 217-223.
  4. Elin Sällberg, Alexandra Lind, Stéphane Velut, Johan Åkesson, Stephanie Gallardo Yances, Kilian Link: "Start-up Optimization of a Combined Cycle Power Plant". In 9th International Modelica Conference, Munich, Germany, September 2012.
  5. Peter Sundström, Mats Jonasson, Johan Andreasson, Annika Stensson Trigell, Bengt Jacobson  : "Path and control signal optimisation for over-actuated vehicles in two safety-critical maneuvers". In 10th International Symposium on Advanced Vehicle Control (AVEC 10), August 22-26, 2010 in Loughborough, UK. (2010)

 

 

Optimica Compiler Toolkit はModelon の製品であり、 Modelon と私たちのパートナーによって世界中に販売されています。

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私たちはモデロンのOptimica Compiler を Simplorer 環境に統合して使い、数多くの技術領域と適用対象に渡る豊富なModelica モデルをつくりシミュレーションを行う支援を行うことで顧客基盤を提供しています。

Lee Johnson , Product Manager, Systems Business Unit, ANSYS