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介護補助システムの設計(4) パラメトリック図編


こんにちは、astah* SysML製品 プロダクトオーナーの周翼(しゅうよく)です。
今回は、SysMLパラメトリック図でのモデリングについて説明したいと思います。前回は「腰部アシスト装置」の内部構造を、内部ブロック図で設計しました。(前回の動画を見る)


SysML 腰部センサー
腰部アシスト装置の中にパワー発生装置があります。そのパワー発生装置の中に、回転力を発生するモーターがあります。その回転力「トルク」と電源電力との間の関係について興味があります。その数学式を、どうモデリングするか、について、今回は、SysMLパラメトリック図で設計したいと思います。

そして、そのパラメトリック図を描く前に、「トルク」と「電流」との間の関係の数式、そして「電流」と「電源電圧」との間の数式を、SysMLのブロック定義図で設計したいと思います。

AstahSysML_ダウンロード

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図は、astah* SysMLを使って描いていきます。
(どなたでも、無償で50日試用できます。ダウンロードはこちらから)

 

 


AYM ブロック定義図を描く


モーターには「トルク定数」と「内部抵抗値」という2つの数値があります。
その2つの数値をモーターの「バリュー」で表すことができます。その2つの「バリュー」を追加しましょう。
SysML_ブロック定義図
トルクと電流の関係を「制約ブロック」で表すことができます。「制約ブロック」を追加しましょう。
数式を「制約区画」に追加できます。数式にある各パラメータを、制約ブロックの「パラメータ区画」に追加できます。

SysML, ブロック定義図


ここまでブロック定義図を描いてきました。
「モーター」は、「トルク」を発生します。そのトルクを、この数式で表すことができます。さらに、この数式の中にある電流は、この数式で表すことができます。その2つの数式を、ブロック定義図上の制約ブロックで表すことができます。
では、トルクと入力電圧との間にどのような関係がありるか、また、入力電圧は、具体的にどのブロックのどのバリューとの間に関係がありますか、その一連の関係を、パラメトリック図でモデリングすることができます。

SysMLパラメトリック図_トルク_電流

 


AYM パラメトリック図を描く


パラメトリック図を描いていきます。「モーター」のポップアップメニューからパラメトリック図を開きましょう。トルクに関わる各数式を制約プロパティで表すことができます。トルク-電流関係、電流-電源電圧関係が必要なので、2つの式を選択しましょう。入力電圧と内部抵抗による結果、その電流が、トルク式の電流の入力となるため、その2つの電流の制約パラメータ間を作成します。
SysMLパラメトリック図2

各制約パラメータに関わるブロックのバリューを「バリュープロパティ」で表せます。入力電圧は、バッテリ接続端子が持つ入力電圧値に関わるので、この入力電圧値のバリューを選択します。バリュープロパティと制約パラメータ間を「バインディングコネクタ」で接続します。

SysMLパラメトリック図3

内部抵抗値は、モーターの内部抵抗値バリューに関連するので、その内部抵抗値バリューを選択します。
トルク定数は、モーターのトルク定数に関連するので、トルク定数バリューを選択します。
トルク定数バリュープロパティと、モーターのトルク定数制約パラメータ間もバインディングコネクタで接続します。

SysMLパラメトリック図4
モーターのトルクは、ローターの入力トルクに関連するので、選択します。入力トルクと、そのトルク制約パラメータ間もバインディングコネクタで接続しましょう。

SysMLパラメトリック図5
ここまで、パラメトリック図を描いてきました。
この2つの制約プロパティの間に、このバインディングコネクタがあります。

このバインディングコネクタによって、この2つの数式の間に、電流によって関連があります。それによって、入力電圧とトルクとの間に関連性があるということが分かります。さらに、入力電圧とバッテリの入力電圧値というバリューの間に関連があるので、入力電圧というパラメータと、このバッテリ接続端子の入力電圧値というバリューの間にも関連があることが分かります。
SysMLパラメトリック図7パラメトリック図についての解説は以上です。
次回は、ステートマシン図でのモデリングについて説明したいと思います。


[SysML関連動画/記事]
介護補助システムの設計(1) 要求図編
介護補助システムの設計(2) ブロック定義図編
介護補助システムの設計(3) 内部ブロック図編
SysMLを知ろう、学ぼう、使ってみよう

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