В статье рассказываем о применении скриптов MATLAB для автоматического проектирования и моделирования МЭМС-устройств. А также показываем, как создавать и редактировать файлы моделей MEMS+ в MATLAB, заменив ручную настройку, то есть щелканье мышки, запуском скриптов.

На экране в интерфейсе MATLAB на рисунке 1 отображены несколько скриптов, которые были сконфигурированы для нашего примера. В данной статье кратко рассказываем о предназначении некоторых команд в скрипте, чтобы вы имели представление о том, какие преимущества дает MATLAB для проектирования и моделирования МЭМС.

Рисунок 1. Скрипты в интерфейсе MATLAB

Обратите внимание на строку h = cov.memsplus.Simulation в окне редактора. Это команда для загрузки модели Innovator, она создает копию объекта Coventor для использования в MATLAB.

Следующие команда в данном скрипте для проведения модального анализа, который определяет резонансную частоту первой моды и добротность. Скриптом в MATLAB мы заменяем щелчки мыши в MEMS+. 

Далее по списку команды определяют переключение между режимами управления и считывания. Цикл for меняет напряжение смещения на конструкции. В каждой итерации (в этом цикле for) мы рассчитываем резонансные частоты. Для визуализации, как эти частоты смещаются с изменением напряжения смещения.

Все полученные данные можно обработать после вычисления, построив графики.

Также существуют команды для создания и редактирования из MATLAB базы данных материалов MEMS+, процессов, библиотеки компонентов, а также для создания конструкции с переменными и компонентами.

При установке программы в дистрибутив MEMS+ включены много разных примеров скриптов, при помощи которых можно проводить множество анализов параметров, а также демонстрирующие другие функции. Они доступны в директории CoventorMP. То есть вам не нужно переписывать эти скрипты, а достаточно просто открыть необходимый скрипт, изменить название конструкции, имена каких-то других команд и использовать его в своей разработке.

• RFSwitch.m, расположенный в\CoventorMP1\Examples\RFSwitch: включает в себя анализ натяжения, размыкания, модального, гармонического, параметрического и переходного процессов, а также анализ затухания с помощью демпфированной версии ВЧ-переключателя.
• RFSwitch_ForceContributions.m, расположен в \Coventor\MEMS+6\Examples\RFSwitch: Этот сценарий демонстрирует, как восстанавливать силы реакции и извлекать составляющие составляющие сил на механических узлах, чтобы проверить баланс сил.
• Gyroscope.mfile, расположен в \CoventorMP1\Examples\Gyroscope: Этот скрипт демонстрирует, как запустить ряд симуляций из учебного пособия по гироскопам в интерфейсе скриптов MATLAB, включая притяжение, левитацию, модальный анализ и анализ переходных процессов из устойчивого состояния.
• deviceOnly.mи deviceWithPackage.m, расположены в \CoventorMP1\Examples\AccelerometerWithPackage: Первый скрипт оценивает чувствительность двухосевого акселерометра, а затем второй скрипт основываясь на первом, моделирует эффекты корпуса при смещении нулевого ускорения двухосевого акселерометра.
• DisplayMirror.m, расположен в \Coventor\MEMS+6.3\Examples\Display_Mirror: Этот скрипт демонстрирует, как изменять переменную в моделировании, а затем запускать анализ переходных процессов с оптимальным значением.
• parametricROM.m, расположен в \Coventor\MEMS+6.3\Examples\DoubleMassGyro: Этот скрипт демонстрирует, как с помощью скриптов MATLAB создать серию MROM, имеющих разную толщину слоя механического осаждения, а затем использовать каждый MROM в модели Simulink и запустить анализ переходных процессов для каждой толщины.

Более подробная информация по использованию MATLAB с MEMS+, о терминологии, типах анализа и списке доступных команд, представлена в руководстве пользователя MEMS+ в интерактивной справочной системе.

Также использование MATLAB для проектирования различных устройств описано в учебных пособиях CoventorMP. Как пример скрипты анализа акселерометра.