为什么基于模型的设计来构建你的赛车

作者Christoph哈恩,2019年2月13日

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今天,让我来分享我为什么将模型和模拟而设计一个赛车。

底线是:它可以节省你的时间,资源,帮助你测试你的想法很难实现使用硬件原型。

建模

建模是一种创建一个实际的虚拟表示形式系统,包括软件和硬件。如果这个模型的软件组件是由数学关系,可以模拟这个虚拟表示形式在广泛的条件下,看看它的行为。

建模与仿真是特别宝贵的测试条件,可能很难繁殖与硬件原型,特别是在早期阶段的设计过程在硬件可能不可用。之间的迭代建模与仿真可以提高系统设计的质量在设计过程的早期,从而减少在后期发现错误的数量。

常见的表征系统模型包括块图,图表,图表。可以使用这些表示模型,如机械电子系统、控制软件、信号处理算法和通信系统。

仿真软件

仿真软件可以帮助您预测系统的行为。工程师在汽车企业和学生竞赛使用仿真软件:

评估新设计
诊断与现有的设计问题
测试系统的情况下,很难繁殖,如在高速度情况下系统故障

模拟运行,您需要一个系统的模型。模型可能是纯粹基于第一原则,即你知道底层物理和能够代表系统使用方程。相比之下,你可能不了解系统如何表现,即这是一个黑盒。实际例子大多会介于其中。

建模类型

仿真软件计算模型的行为作为条件随时间而变化或事件发生。仿真软件还包括可视化工具,帮助监控仿真运行。

找到这两个MATLAB仿真软件比赛休息室视金宝app频链接,关注这个话题植物建模。

总之,工程师和科学家通常使用模拟,因为:

创建和模拟模型是便宜比建立和测试硬件原型。
使用仿真软件可以测试不同的设计在建筑一个硬件。
连接仿真软件与硬件允许测试完整的集成设计。

基于模型的设计

使用仿真领域,学生团队严重是设计控制系统,这种方法被称为基于模型的设计。之前为核心的基于模型的设计,让我们创建你的赛车发展的情况。

让我们考虑一个电动动力系统。按下油门踏板会发出一些信号汽车和汽车将开始移动。你可以想象控制器为对象,将踏板位置转换为电压应用于电动机(年代)。工厂是你的车(模型),在反应加速旋转马达。这听起来很容易,但让我问你几个问题,你会认识一个结构化的开发方法,包括建模的好处。

如何确定最优比率电动机转矩的重量和你的车吗?
你如何确保控制算法开发(也许在仿真软件)的行为相同的方式在汽车的发动机控制单元(ECU),因为他们在你的计算机模拟了吗?金宝app
什么是你的策略来最小化错误在每个设计步骤?
多长时间你在测试的一天你的车适应一些控制器设置后回到正轨吗?

控制系统反馈回路

基于模型的设计是一个数学和视觉方法发展的复杂控制系统。系统使用模型在整个开发过程的设计、分析、模拟、自动代码生成和验证。广泛用于运动控制、工业设备、航空航天和汽车应用程序。

基于模型的设计可以看到类似地计算机辅助设计(CAD),它允许机械设计师创建虚拟装配理解产品部件是否工作在一起甚至制造。同样,基于模型的嵌入式软件设计可以让开发人员创建仿真模型来理解算法是否有效嵌入代码之前编写。它还有助于优化系统整体设计。

通过虚拟样机系统工程师可以很容易地看整个系统(机械,电气,液压,气动,加上嵌入式软件)将按预期工作,甚至在可用的硬件制造和测试。嵌入式软件开发人员可以从仿真模型自动生成嵌入代码。这是类似的,如何一个CAD绘图自动翻译为加工数控(NC)指令。

开发过程V-diagram

一个传统的方式显示系统开发过程是V-diagram。流程从系统需求和规范,在左上角,然后向下移动左分支通过系统分解成子系统,它们的底部设计,然后实现诉然后右边,有一个接一个的集成和测试步骤,首先在单元级别上,最后在车里,称为系统级测试。

事实上,许多工程组织集成和测试活动从右手边的V向左,做更多的验证使用模型作为设计过程的一部分。

V是一个2 d视图的开发过程- x轴是时间,而y轴是抽象的层次。当你向下移动左边的V你添加更多的细节在顶点的设计与实现。当你移动右边的V,你考虑更高和更高层次的集成和测试结束时最终工作产品。下载188bet金宝搏

的运动控制问题,从动力系统控制概念草案(需求)。这可能发生,即使没有使用电脑,笔和纸。然后,您可以使用建模工具,如仿真软件,第一次模型的设想(系统和组件设计)。金宝app在这一水平,一切都发生在您的计算机上。

后,确保你的模型做正确的事,是时候考虑部署,即算法运行在你的车。通常,ecu程序使用C / c++等语言或HDL代码。你的模型与ecu软件工具允许集成,通过一个完全集成的方法或生成的代码,您将可以复制到一个集成开发环境(IDE)。通常在完成这一步你只是中途您的开发。

你可以考虑“爬”的右边分支V带来越来越多的你的你的车和同步检测算法。起初,你会在你的ECU运行代码,您的计算机将成为汽车模型(子系统测试)。你将逐渐远离你的电脑和做半实物测试(边境),这意味着一个强大的实时机器上运行您的汽车模型模拟。最后,控制器ECU不会与你的电脑上运行了,但它会让你的车移动。注意,越快你可以切换左边和右边的分支V,越快你可以合并的变化对模型赛车正轨。

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