Les additionneurs binaires sont des circuits numériques souvent utilisés dans les ordinateurs pour les opérations arithmétiques de base. En utilisant la bibliothèque numérique de la bibliothèque standard de Modelica, nous avons construit un additionneur 8 bits qui prend deux nombres entiers de 8 bits et calcule leur somme.

Les additionneurs numériques sont utilisés dans les unités logiques arithmétiques (ALU) qui constituent un élément fondamental des unités centrales de traitement et des processeurs graphiques. Dans cet exemple, vous concevrez un demi-additionneur et un additionneur complet et les combinerez pour former des unités d’addition de n’importe quelle taille de bit.

Créez une bibliothèque pour la modélisation des avions que vous pourrez utiliser pour étudier la dynamique des vols dans différentes conditions de vols.

Créez le modèle d’une balle roulant sur une poutre et contrôlez le mouvement de la balle.

Mettez en œuvre le modèle en V pour la conception, le déploiement et le test de systèmes de commande. Modélisez votre système dans System Modeler, puis concevez un contrôleur dans Wolfram Language. Utilisez le kit de microcontrôleur pour générer un code automatisé et le déployer dans un microcontrôleur. Validez ensuite votre modèle autonome avec les cibles de commande. Cet exemple montre comment concevoir, déployer et tester un contrôleur PID pour équilibrer une balle sur une poutre.

Modélisez et simulez des balles qui rebondissent sur le sol ou dans une boîte, en tirant parti de la puissante gestion des événements dans System Modeler.

Les bascules sont des circuits logiques numériques couramment utilisés dans les processus où il est nécessaire de stocker et de transférer des données numériques. Dans cet exemple, nous utilisons la bibliothèque Digital, qui fait partie de la bibliothèque standard de Modelica, pour démontrer l’utilisation de portes logiques de base dans une bascule maître-esclave déclenchée par impulsion.

Ce modèle vous permet d’analyser la façon dont une batterie réagit aux conditions thermiques ainsi qu’aux cycles de charge et de décharge.

Créez une démonstration classique des principes physiques importants avec le berceau de Newton.

Modélisez une bobine avec une précharge pour éviter le broutage.

La bibliothèque Model Plug de Wolfram vous permet de connecter vos modèles de simulation au monde réel à l’aide de cartes Arduino, augmentant ainsi la capacité de prototypage rapide dans System Modeler. Nous montrons ici comment on peut utiliser Model Plug pour contrôler de manière interactive un bras de robot à partir d’un panneau de commande.

Les enzymes jouent un rôle dans presque toutes les réactions biochimiques connues, du métabolisme humain au brassage de la bière. Ce modèle présente une réaction générique du substrat au produit et la catalyse pour illustrer le pouvoir des enzymes.

La modélisation des processus d’entreprise (MPE) est devenue une activité omniprésente à l’appui de la prise de décision de gestion et de l’analyse commerciale. Cet exemple porte sur la chaîne de production d’une entreprise produisant un bien durable (par exemple, des systèmes d’alarme anti-intrusion).

Vous êtes-vous déjà demandé quelle devrait être la puissance du radiateur de votre maison ou comment les conditions ambiantes affectent la température de votre pièce ? Cet exemple modélise tous les composants d’une maison et les combine pour voir comment la température de votre pièce change en fonction des fluctuations de la température ambiante.

Utilisez le concept de cinématique pour comprendre le saut d’une voiture de cascade et simuler des scénarios audacieux. Visualisez le saut à partir de différents cadres de référence, comme le public, la voiture ou un hélicoptère en mouvement.

Le circuit de Chua est le circuit électronique le plus simple qui présente un comportement chaotique. En raison de sa simplicité, il est particulièrement adapté comme exemple de démonstration d’un système chaotique dans le monde réel.

Les circuits combinés sont utilisés pour effectuer de l’algèbre booléenne sur des signaux d’entrée et sur des données stockées. Ils sont constitués de portes logiques de base qui sont combinées pour produire des circuits de commutation puissants. Dans cet exemple, vous allez créer un additionneur de 3 bits et le connecter à du matériel en utilisant des Arduinos.

Les circuits séquentiels sont largement utilisés dans les appareils modernes tels que les ordinateurs et les Smartphones pour stocker des informations. Dans cet exemple, vous apprendrez à concevoir des éléments de mémoire tels que des loquets et des bascules qui peuvent stocker des informations binaires.

Concevez systématiquement un contrôleur pour un système non linéaire à l’aide d’une commande par inversion de modèle.

Étudiez comment un modèle rapide (quasi-stationnaire) d’un moteur à aimant permanent à courant continu (MPCC) se comporte différemment d’un modèle totalement transitoire.

Avez-vous déjà essayé de comprendre la structure d’un problème à l’aide de modèles qualitatifs ? Les diagrammes de boucles causales permettent de créer rapidement des modèles faciles à comprendre. Cet exemple montre un modèle de boucle causale pour la dynamique mondiale afin de comprendre comment une campagne peut réduire la charge environnementale.

Les compteurs sont utilisés dans de nombreuses applications numériques pour compter des événements. Dans cet exemple, nous avons construit un simple compteur ascendant asynchrone de 4 bits en utilisant la bibliothèque Digital, qui fait partie de la bibliothèque standard de Modelica.

Comparez trois conceptions d’un mécanisme de recentrage à base de ressorts dans une manette de jeu analogique.

Comparez la déflexion des poutres en porte-à-faux pour différents matériaux et pour différentes sections transversales.

Connectez un modèle d’usine de traitement et un contrôleur logique programmable (PLC) réel dans System Modeler.

On dit souvent que le CO2 est à l’origine du réchauffement climatique, mais le suivi des concentrations de CO2 est également un aspect important de la préservation de la qualité de l’air intérieur. Cet exemple montre comment vous pouvez contrôler la concentration de CO2 dans une pièce et vérifier par la suite si le changement climatique augmente la pression sur le système de ventilation.

Calculez l’ondulation du courant crête à crête dans un convertisseur Boost, utilisé pour augmenter la tension d’un niveau inférieur à un niveau supérieur.

Comparez l’efficacité d’un convertisseur CC-CC à découpage avec celle d’un régulateur Zener linéaire.

Les convertisseurs Buck–Boost sont utilisés à la fois pour augmenter la tension d’un niveau inférieur à un niveau supérieur et pour diminuer la tension d’un niveau supérieur à un niveau inférieur. Les convertisseurs Buck–Boost sont utilisés dans les applications où la tension d’alimentation varie dans le temps, telles que les applications alimentées par batterie.

Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionne votre réfrigérateur ou votre climatiseur ? Dans cet exemple, vous explorerez le fonctionnement du cycle de réfrigération par compression de vapeur et déterminerez la capacité de votre climatiseur.

Analysez l’impact des défauts dans les roulements à rouleaux.

Avez-vous déjà été gêné de regarder des vidéos tremblantes prises avec votre téléphone portable ? Dans ce cas, vous avez peut-être pensé à utiliser un cardan ou un stabilisateur de caméra. Vous êtes-vous déjà demandé comment ils fonctionnaient ? Dans cet exemple, vous comprendrez la dynamique qui les sous-tend et concevrez votre propre stabilisateur d’appareil photos.

Incorporez des données réelles du marché international des combustibles et de la demande régionale dans ce modèle d’une centrale électrique de 5,6 GW.

Le couplage d’embrayages permet d’obtenir une chaîne cinématique à structure variable. Avec différents embrayages engagés à différents moments, le couple est fourni à différentes parties du système.

Une réaction enzymatique simple qui n’est pas affectée par la rétroaction négative, les effets allostériques ou la coopérativité peut être simplifiée à l’aide de la cinétique de Michaelis–Menten.

La plupart des réactions chimiques ne sont pas irréversibles et se déroulent en fait dans les deux sens. Cependant, toutes les réactions réversibles atteignent un état d’équilibre dans lequel les concentrations des substrats au sein de la réaction deviennent constantes. Dans cet exemple, vous apprendrez à modéliser une réaction chimique réversible et à analyser la dynamique de la réaction. Vous apprendrez à connaître les constantes d’équilibre et les vitesses de réaction.

Le principe de Hardy–Weinberg est un principe fondamental de la génétique des populations. Il décrit les populations qui ne subissent plus d’évolution et atteignent donc un état stable. Dans cet exemple, vous apprendrez à construire un modèle de patrimoine génétique et à analyser des scénarios dans lesquels les hypothèses de l’équilibre de Hardy–Weinberg ne sont pas respectées.

L’équilibre hétérogène fait référence aux réactions réversibles dans lesquelles les substrats des réactions se trouvent dans des phases différentes. L’un des types de réactions les plus utiles est celui où un solide est dissous dans une solution aqueuse. Dans cet exemple, vous apprendrez ce qu’est l’équilibre hétérogène et comprendrez le concept de solubilité.

Créez un modèle pharmacocinétique pour décrire la distribution et les taux de transfert d’un agent de contraste entre les différentes parties du corps.

Ce modèle analyse la robustesse d’un estimateur d’état, en prenant des mesures à partir d’un radiateur électrique. L’estimateur d’état combine différentes mesures et un modèle du système afin d’estimer la température actuelle du radiateur. Pour évaluer la robustesse, on ajoute du bruit en utilisant des blocs de la bibliothèque Modelica.Noise.

Ce modèle analyse les contraintes subies par un récipient sous pression du fait de l’expansion et de la contraction des gaz. Les caractéristiques des différents gaz sont intégrées et proviennent de la bibliothèque Modelica.Media.

Une alimentation sans interruption (ASI) est utilisée pour protéger les appareils électriques tels que les ordinateurs contre les pannes de courant, lorsque l’alimentation principale est défaillante. En utilisant un modèle qui modélise à la fois le comportement physique et la fiabilité, il est possible de tirer des conclusions sur le comportement de commutation et la fiabilité du système.

Un modèle peut être utilisé pour de nombreuses choses, notamment pour calculer la fiabilité du système modélisé. Avec des informations sur la durée de vie de chaque composant, il est possible d’étudier la durée de vie du système complet. Dans cet exemple, nous examinons comment la chaleur affecte le temps moyen avant la défaillance (MTTF) d’un amplificateur.

Calculez la fiabilité du système de volets d’un Cessna 441 en utilisant les données de durée de vie des différentes pièces hydrauliques.

Le recrutement et la formation des nouveaux employés doivent être soigneusement planifiés afin d’éviter les pénuries ou les excédents. À partir de cet exemple, un gestionnaire des ressources humaines ou une personne chargée de la prise de décision peut faire varier les paramètres de contrôle liés aux aspects du processus de planification des ressources humaines (PRH) afin de tester différentes stratégies de PRH.

Importez un modèle SBML et utilisez-le pour étudier les oscillations près d’une bifurcation de Hopf.

Simulez un coup de pied de football et un tir de golf. Testez différents scénarios à l’aide de modèles configurables.

Tous les caractères ne sont pas hérités sur les autosomes : il existe un grand nombre de caractères hérités sur les chromosomes sexuels. Dans cet exemple, vous explorerez la façon dont les caractères sont hérités sur les chromosomes sexuels et comment cela affecte la proportion d’individus avec chaque génotype dans la population.

La plupart des gens ont déjà eu des maux de tête qui les empêchaient de se concentrer sur leurs tâches. Dans cet exemple, vous allez étudier comment l’ibuprofène peut soulager les maux de tête. Votre objectif est de trouver le dosage le plus efficace pour soulager les maux de tête sans effets secondaires.

Lorsqu’un pourcentage important de la population est immunisé contre une maladie telle que la COVID-19, on peut considérer que la population est protégée contre la maladie par l’immunité collective. Cela signifie que même si 100 % de la population n’est pas vaccinée, une proportion suffisante de la population l’est et le taux d’infection commence à diminuer. Dans cet exemple, vous étudierez le concept d’immunité collective à l’aide du modèle SIR (sensible, infecté et guéri).

Utilisez l’interface de maquette fonctionnelle (FMI) pour exporter un modèle depuis System Modeler et l’importer dans VeriStand NI afin de tester un système en temps réel.

Cet exemple montre comment vous pouvez utiliser Model Plug pour créer votre propre jeu de Pong, en utilisant des contrôleurs externes. Il s’agit d’un exemple très ludique, mais il souligne à quel point la connexion à du matériel externe devient facile lorsqu’on utilise la bibliothèque Model Plug.

Modélisez un coup franc de football et examinez ce qui se passe en tenant compte de la traînée et de l’effet Magnus.

Les circuits numériques sont omniprésents. On les trouve aussi bien dans les ordinateurs personnels que les téléviseurs intelligents. Dans cet exemple, vous apprendrez comment fonctionnent les circuits numériques et créerez quelques circuits de base. Pour finir, vous testerez vos circuits numériques en les connectant à du matériel à l’aide d’Arduinos.

Construisez un système de commande pour un Segway à partir de composants LEGO Mindstorms NXT.

Construisez un système de commande pour un Segway à partir de composants LEGO Mindstorms NXT.

Ce modèle explore un système prédateur/proie typique basé sur la dynamique de Lotka–Volterra. Ce système relativement simple est un bon moyen de commencer à comprendre la dynamique des populations.

Les réactions chimiques se produisent à des rythmes différents et leur vitesse varie considérablement. Certaines réactions se produisent très rapidement, par exemple une explosion ou la combustion de carburant dans une voiture de course. Dans cet exemple, vous allez travailler sur la cinétique chimique et l’étude des vitesses des processus chimiques. Vous apprendrez à calculer la vitesse, l’ordre de réaction et la demi-vie d’une réaction.

Le modèle classique de Lotka–Volterra a été proposé à l’origine pour expliquer les variations des populations de poissons en Méditerranée, mais il a depuis été utilisé pour expliquer la dynamique de tout système prédateur-proie dans lequel certaines hypothèses sont valables. Ici, à l’aide de System Modeler, on explore les oscillations du lièvre d’Amérique et du lynx.

Explorez les oscillations du lièvre d’Amérique et du lynx à l’aide de composantes créées en Wolfram Language.

Saisissez l’importance de l’intégration de la flexibilité du mât dans l’analyse des charges de conception.

La membrane plasmique agit non seulement comme une barrière cellulaire, mais elle contrôle également ce qui entre et sort de la cellule. Dans cet exemple, vous explorerez le concept d’osmose et la manière dont les concentrations molaires des solutés affectent le mouvement de l’eau à travers une membrane semi-perméable.

Comment la nourriture que vous consommez affecte-t-elle votre corps et quel type d’aliments devriez-vous consommer pour développer vos muscles ? La plupart des gens se sont posé cette question au moins une fois. Dans cet exemple, vous découvrirez comment les aliments que vous choisissez contribuent à la prise de masse graisseuse et musculaire.

Le modèle du monde est l’une des applications les plus célèbres de la méthodologie de la dynamique des systèmes.

Contrôlez une expérience en temps réel à l’aide de Mathematica.

Contrôlez une expérience en temps réel à l’aide de Mathematica.

Construisez des modèles mécaniques en 2D avec la bibliothèque Planar Mechanics. Le modèle bidimensionnel du moteur à piston peut être animé en 2D et en 3D.

Construisez un modèle de machine à induction asynchrone avec un rotor à bague collectrice.

Mesurez automatiquement les performances d’un système contrôlé, telles que le temps de montée, le temps de stabilisation, le dépassement et bien plus encore. Dans cet exemple, vous pouvez observer le mouvement de montée, de descente et de vol stationnaire d’un drone.

Vérifiez les effets de jeu dans un engrenage planétaire qui induisent des vibrations pendant les phases initiales du mouvement.

Stabilisez le pendule instable à l’aide d’un régulateur linéaire-quadratique.

La linéarisation permet d’utiliser les outils des systèmes linéaires pour étudier les systèmes non linéaires autour d’un point de fonctionnement. Dans cet exemple, un pendule inversé est linéarisé autour de sa position verticale. L’objectif est d’analyser le comportement du système de pendule inversé contrôlé pour différentes longueurs de pendule.

Lorsqu’un train se déplace, les forces agissant entre les wagons lors du freinage sont très importantes. Cela entraîne l’usure, voire la rupture, des attelages entre les wagons. Dans cet exemple, vous examinerez différentes conceptions d’attelages et apprendrez ainsi à connaître les systèmes de ressorts et d’amortisseurs.

Un trampoline est un appareil récréatif constitué d’une toile tendue entre un cadre en acier, à l’aide de nombreux ressorts. Cependant, son utilisation peut être dangereuse si la personne qui saute perd le contrôle et tombe. Dans cet exemple, vous analyserez la dynamique de la personne qui saute en changeant différents paramètres tels que le poids de la personne, l’inclinaison du sol et la vitesse initiale de la personne qui saute.

De nombreuses applications nécessitent du courant continu. Cependant, le transport du courant continu par les lignes électriques présente plusieurs inconvénients par rapport au courant alternatif (CA). Le courant alternatif peut être utilisé dans des transformateurs et permet une conversion et une transmission de l’énergie plus efficaces. Pour que l’électricité trouvée dans les prises de courant puisse être utilisée dans les circuits à courant continu, elle doit d’abord être convertie en courant continu. Une façon d’y parvenir est d’utiliser un pont redresseur à onde pleine.

Les potentiomètres, appelés familièrement potards, sont des composants électriques utiles qui permettent à une personne ou à une machine de régler directement la tension ou la résistance d’une partie d’un circuit.

Les effets gyroscopiques ont été une source d’ingénierie étonnante et d’amusement pour de nombreuses personnes. Ce phénomène affecte une grande variété d’applications. La plus évidente est sans doute l’hélicoptère, qui se comporte d’une manière tout à fait surprenante. Dans cet exemple, on explore le concept de précession gyroscopique.

Trouvez un signal de commande optimal pour un réacteur à cuve continuellement agitée (CSTR).

Lors d’une expérience chimique, il est utile de savoir quelle quantité de produit vous obtiendrez lorsque vous mélangez certaines quantités de réactifs. Ceci est particulièrement utile dans le monde réel, par exemple dans la production ou l’analyse chimique. Dans cet exemple, vous apprendrez à prédire le résultat d’une réaction, compte tenu des quantités initiales de réactifs et du rapport entre les produits et les substrats.

Parmi tous les médicaments thérapeutiques actuellement utilisés, environ 40 à 50 % sont centrés sur les mécanismes des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). Ici, nous utilisons la fonction d’importation SBML dans Wolfram System Modeler pour importer un modèle qui décrit le comportement des RCPG et des protéines G dans une cellule de levure.

Apprenez à résoudre les problèmes de vibrations excessives en ajoutant un amortissement externe à un modèle de turbine.

La régulation allostérique est une cible privilégiée pour les médicaments car elle réduit le risque de surdosage et d’effets secondaires et peut être utilisée pour affiner les processus pharmacologiques. Ce modèle étudie une réaction allostérique naturelle : la première étape de la synthèse de la pyrimidine, catalysée par l’enzyme allostérique aspartate carbamoyltransférase (ATCase).

Trouvez le chemin optimal entre deux points pour un bras de robot industriel.

Construisez un banc d’essai virtuel pour étudier les effets du frottement sec sur une roue qui roule.

Modélisez un satellite à l’aide d’une combinaison de mécanique 3D et de logique de commande basée sur des blocs et visualisez la trajectoire du satellite.

Construisez un modèle de saut à l’élastique composé d’une masse attachée à une plateforme par un ressort et un amortisseur.

Comprenez un processus de sélection de dose en construisant des modèles pharmacocinétiques et pharmacodynamiques.

La sélection naturelle est fondamentale pour comprendre comment les populations évoluent au fil du temps. Elle permet de comprendre pourquoi certaines caractéristiques disparaissent alors que d’autres se développent. Dans cet exemple, vous explorerez l’effet des pressions de sélection environnementale sur la composition génétique d’une population.

Utilisez une vanne de commande directionnelle pour acheminer un fluide vers et depuis un cylindre dans le but de déplacer une charge vers différentes positions spécifiées.

Modélisez un processus biochimique et étudiez le fonctionnement de la signalisation de l’insuline dans les cellules adipeuses.

Simulez le processus qui maintient une glycémie saine dans le corps humain après un repas.

Le modèle SIR ou Kermack–McKendrick est une approche classique de l’épidémiologie mathématique qui permet d’étudier la propagation des maladies infectieuses. Ici, vous pouvez explorer comment des paramètres tels que le taux de contact effectif affectent la diffusion sociale.

Concevez et prototypez des mécanismes tels que des cames grâce aux capacités de création de composants symboliques dans System Modeler.

Comprenez la dynamique d’un système de masse-ressort. Cet exemple utilise un téléphone portable, fixé verticalement à un ressort, pour enregistrer les accélérations. Les données expérimentales sont ensuite utilisées pour calibrer les paramètres du modèle.

Contrôlez le niveau d’eau dans une série de réservoirs à l’aide de contrôleurs PI.

Comprenez le fonctionnement des régulateurs PI utilisés dans un système à trois réservoirs et visualisez les réservoirs.

L’ajout de chaleur peut entraîner l’écoulement d’un fluide d’une région à forte entropie vers une région à faible entropie. Dans cet exemple, nous voyons comment le rayonnement solaire peut entraîner l’écoulement d’un fluide entre un réservoir de stockage et un camion-citerne.

Les tests génétiques sont un outil important, non seulement dans le domaine clinique, mais aussi dans celui de la recherche. Dans cet exemple, vous explorerez comment l’ADN est manipulé dans les tests génétiques. Vous utiliserez la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) pour amplifier un échantillon d’ADN et utiliserez ensuite l’électrophorèse pour diagnostiquer les patients atteints de maladies génétiques.

Le théorème de la raquette de tennis ou l’effet Dzhanibekov stipule que pour un corps rigide avec trois moments d’inertie uniques, la rotation autour de l’axe intermédiaire est instable, tandis que la rotation autour des deux autres axes est stable. Vous pouvez voir ce théorème en action dans cet exemple d’écrou à ailettes.

Le théorème de la raquette de tennis ou l’effet Dzhanibekov stipule que pour un corps rigide avec trois moments d’inertie uniques, la rotation autour de l’axe intermédiaire est instable, tandis que la rotation autour des deux autres axes est stable. Vous pouvez voir ce théorème en action dans cet exemple d’écrou à ailettes.

Modélisez la propagation d’un virus de la grippe dans une population avec des composantes de la bibliothèque SystemDynamics.

Un problème de commande important consiste à concevoir des contrôleurs pour des systèmes non linéaires à l’aide d’une commande d’inversion de modèle. L’exemple suivant utilise une composante InverseBlockConstraints pour construire facilement des modèles inverses. Il utilise également la bibliothèque Modelica_Synchronous pour discrétiser automatiquement le contrôleur feedforward non linéaire à temps continu.

Modélisez un pendule suspendu à une manivelle.

Vous vous étonnez que votre lave-linge se mette à vibrer vigoureusement à partir d’une certaine vitesse de rotation ? Pourquoi cela se produit-il et que pouvez-vous faire pour l’éviter ? Dans cet exemple, nous analysons la cause de ces vibrations et nous modifions certains paramètres pour voir s’il est possible de les minimiser.

L’examen de différentes configurations de roues de voiture est crucial pour évaluer si une certaine roue est adaptée à la conduite sur un certain terrain. Le modèle présenté ici examinera différents types de roues interagissant avec différents types de sol.