ホプサン

ホプサン
ホプサン
	Hopsanでモデル化された動的圧力フィードバックを備えた位置サーボ
開発者	リンシェーピング大学流体・メカトロニクスシステム部門
リリース	2011
安定放出	2.23.1 / 2025年10月1日 ( 2025-10-01 )
執筆	C++、Wolfram言語
プラットフォーム	クロスプラットフォーム
利用可能	英語
タイプ	モデリング、シミュレーション、最適化
ライセンス	GNU一般公衆利用許諾書
Webサイト	GitHubリポジトリ

Hopsanは、リンシェーピング大学で開発された、流体およびメカトロニクスシステム向けの無料シミュレーション環境です。元々は流体動力システムのシミュレーション用に開発されましたが、電力、飛行力学、車両力学など、他の分野にも採用されています。双方向遅延線（または伝送線路要素）を使用して、さまざまなコンポーネントを接続します。

歴史

Hopsan の開発は、1977 年にリンシェーピング大学の油圧および空気圧部門で始まりました^{[ 1 ]} 。最初のバージョンはFORTRANで記述され、ドラッグアンドドロップのグラフィカルユーザーインターフェイスは Visual Basicで記述されていました。シミュレーション機能に加えて、シミュレーションベースの最適化機能も備えていました。これには、COMPLEX 直接探索最適化法または汎用アルゴリズム(GA) が使用されました。また、シミュレーション結果に対する周波数解析および伝達関数解析機能も備えていました。さらに、 Simulinkでのコシミュレーションもサポートしていました。コンポーネントモデルは FORTRAN サブルーチンとして記述されていました。Mathematicaで記述された COMPGEN と呼ばれる別のツールも開発され、コンポーネントモデルをより簡単に生成するために使用できました。1991 年に、双方向遅延線(または伝送線路モデリング TLM)法がシステムシミュレーションに導入されました。^{[ 2 ]}

2009年、Hopsanの最初のバージョンの開発は中止され、C++で書かれた全く新しい世代のソフトウェアの開発が優先されました。このプロジェクトはHopsan NGという仮称で、最初のベータ版は2011年2月にリリースされました。^{[ 1 ]} Hopsanのソースコードの一部は、 OpenModelicaプロジェクトとの協力により、OpenModelica Connection Editor（OMEdit）^{[ 3 ]}で使用されました。^[⁴^]

プログラム概要

現行世代のHopsanは、グラフィカルユーザーインターフェースとシミュレーションコアライブラリの2つの部分で構成されています。これらは完全に分離されているため、コアは組み込みシステムやターゲットコンピュータなどでスタンドアロンで使用できます。システムモデルは、組み込みライブラリまたは外部ライブラリのコンポーネントを使用して構築されます。これには、油圧、空気圧、電気、機械、および制御システム（フィルタ、非線形関数、算術演算）のコンポーネントが含まれます。ライブラリコンポーネントはプリコンパイルされているため、実行時にコンパイルする必要はありません。カスタムユーザーモデルは、個別のライブラリファイルとして作成およびコンパイルして、Hopsanにロードできます。また、Modelica構文を使用した組み込みの自動方程式ベースコンポーネントジェネレータも備えています。Mathematicaを使用して方程式からモデルを生成することもできます。組み込みツールを使用して、COMPLEX-RF、COMPLEX-RFP、または粒子群アルゴリズムを使用して数値最適化を実行できます。モンテカルロ感度分析を実行することも可能です。このプロットツールは、周波数スペクトルを生成し、周波数解析を実行してボード線図とナイキスト線図を生成する機能を備えています。

Hopsan モデルは Simulink にエクスポートできます。プロットデータはXML、CSV、gnuplot、およびMatlabにエクスポートできます。ラッパーライブラリを使用してHopsan シミュレーションコアをLabVIEW Simulation Interface Toolkit に組み込む実験は成功しています。機能モックアップインターフェイスを使用したモデルのインポートとエクスポートの両方のサポートは現在実装中です。^[⁵^]

Hopsan は、Windows、Unix、Macintoshシステムで動作することを目的としたクロスプラットフォームプロジェクトです。現在のベータリリースは Windows と Linux でのみ利用可能ですが、他のシステム用のバージョンも作成する予定です。伝送線路要素法は、特定のコンポーネント間の物理的に動機付けられた時間遅延のため、並列実行に非常に適しています。Hopsan はシミュレーションを別々のスレッドに分割することをサポートしており、マルチコアプロセッサを活用することが可能です。^[⁶^]

グラフィカルユーザーインターフェースの機能には、Pythonスクリプト、アンドゥ/リドゥ機能、XMLベースのモデルおよび構成ファイル、ISO 1219-1規格に準拠した油圧シンボル、コンポーネント間で共有できるグローバルシステムパラメータが含まれます。^{[ 7 ]}

参考文献

1 2 「HOPSANウェブサイト」。 2026年3月17日取得。
↑ Krus, P.; Jansson, A.; Palmberg, JO.; Weddfeldt, K. (1990). "水力機械システムの分散シミュレーション".第3回バース国際流体動力ワークショップ。
↑ 「OMEditウェブサイト」。 2011年11月6日取得。
↑ Asghar, Syed Adeel; Tariq, Sonia (2010). Design and Implementation of a User Friendly OpenModelica Graphical Connection Editor (M.Sc. thesis). Linköping University.
↑ Larsson, L. Viktor (2017-08-17).複雑な水力機械式伝動装置の制御側面：変位制御に焦点を当てて. リンシェーピング大学電子出版. ISBN 978-91-7685-483-9。
↑ Braun, R.; Nordin, P.; Eriksson, B.; Krus, P. (2011). "High Performance System Simulation Using Multiple Processor Cores". The Twelfth Scandinavian International Conference on Fluid Power .
↑ Axin, M.; Braun, R.; Dell'Amico, A.; Eriksson, B.; Nordin, P.; Pettersson, K.; Staack, I.; Krus, P. (2010). "次世代シミュレーションソフトウェア（送電線要素を使用）". Fluid Power and Motion Control .

外部リンク

GitHubリポジトリ

[HOPSANWebsite-1] 1 2 「HOPSANウェブサイト」。 2026年3月17日取得。

[2] Krus, P.; Jansson, A.; Palmberg, JO.; Weddfeldt, K. (1990). "水力機械システムの分散シミュレーション".第3回バース国際流体動力ワークショップ。

[3] 「OMEditウェブサイト」。 2011年11月6日取得。

[4] Asghar, Syed Adeel; Tariq, Sonia (2010). Design and Implementation of a User Friendly OpenModelica Graphical Connection Editor (M.Sc. thesis). Linköping University.

[5] Larsson, L. Viktor (2017-08-17).複雑な水力機械式伝動装置の制御側面：変位制御に焦点を当てて. リンシェーピング大学電子出版. ISBN 978-91-7685-483-9。

[6] Braun, R.; Nordin, P.; Eriksson, B.; Krus, P. (2011). "High Performance System Simulation Using Multiple Processor Cores". The Twelfth Scandinavian International Conference on Fluid Power .

[7] Axin, M.; Braun, R.; Dell'Amico, A.; Eriksson, B.; Nordin, P.; Pettersson, K.; Staack, I.; Krus, P. (2010). "次世代シミュレーションソフトウェア（送電線要素を使用）". Fluid Power and Motion Control .

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