通过基于模型的设计,Ponsse将收割机控制软件的开发时间减少了至少一年

挑战

减少一个新的木材收割机的开发时间

解决方案

采用基于模型的设计方法对控制系统进行建模和仿真,建立实时原型进行硬件测试,并生成生产C代码

结果

  • 开发时间减少了一年或更多
  • 编码错误了
  • 实现80%的模型重用

“从我们的Simulink模型生成无错误代码的能力,使我们的控制工程师专注于算法设计和我们的软件工程金宝app师专注于编程固件层成为可能。其结果是开发速度更快,质量更好,成本更低。”

Juha Inberg, Ponsse

庞斯的蝎子木材收割机。


庞斯蝎子是一个八轮木材收割机设计工作在崎岖的森林地形。该机器独特的框架由三个部分组成,通过关节连接,旋转幅度高达12%。这一框架使中心段的客舱保持水平,而轮式前和后段调整,以适应地形的变化。液压调平控制保持中心段稳定,即使在不平坦的地面。

利用MATLAB进行基于模型的设计,开发了收割机的控制软件®和仿真软金宝app件®, Ponsse工程师将开发时间减半,并提高了代码质量。

Ponsse技术与研发总监Juha Inberg表示:“基于模型设计的快速原型设计加快了我们的设计过程,缩短了开发时间,降低了开发成本。”“我们从Simulink模型中生成的嵌入式代码是相当可靠的,它没有我们过去手工编写金宝appC代码时遇到的编程错误。”

挑战

因为蝎子的框架结构完全不同于庞斯的其他收割机模型,该项目需要新的机械,电气和控制系统。由于有如此多的新开发和如此多的未知,工程团队想要运行大量的模拟,以验证设计选择之前提交的实现。此外,他们还想创建一个实时原型,并在将其部署到生产ECU之前通过多次迭代对其进行改进。

在之前的项目中,Ponsse控制工程师使用MATLAB开发和调试算法,软件工程师将算法手工翻译成c。随着项目的不断增加,控制算法的复杂性增加,这种方法变得难以维持。在C代码中引入人为错误的风险增加了,算法的初始设计和在硬件上验证之间有一个很长的间隔。Ponsse希望缩短这个时间间隔,最小化编码错误,并减少总体开发时间。

解决方案

Ponsse工程师采用基于模型的设计,利用MATLAB和Simulink完成了Scorpion调平系统。金宝app经过九天的现场培训,他们熟练掌握了这些工具。课程涵盖了MATLAB, Simulink和statflow金宝app®用于系统级设计,以及模型体系结构的高级主题,包括验证和验证。

工程师们在Simuli金宝appnk中开发了一个控制模型,该模型处理来自加速度计和陀螺仪的输入,并驱动液压阀以保持Scorpion的中心框架水平。为了消除传感器信号中的噪声,该团队使用了使用信号处理工具箱™和控制系统工具箱™设计的滤波器。

他们用statflow中创建的状态机对Scorpion的各种操作模式进行建模。

在通过开环仿真验证控制模型的功能后,工程师们建立了一个原型控制器,使用Simulink Coder™和Simulink Real-Time™从他们的模型生成实时应用程序,并将其部署到Speedgoat的目标计算机硬件上。金宝app

该团队使用这个实时原型在真正的Scorpion硬件上进行测试。根据结果,他们在重新生成和重新测试更新后的原型之前,对控制模型进行了微小的更改。

然后,他们从他们的模型为蝎子的ECU(一个ARM®皮质®处理器)与嵌入式编码器®

他们将生成的代码与ECU的固件和其他低级接口代码集成,并对其进行测试,先是在第三方模拟器上,后来在实际的蝎子收割机上。

自从蝎子项目成功完成以来,Ponsse工程师已经使用基于模型的设计为Ponsse产品线中的其他收割机开发嵌入式控制器,重用来自蝎子控制设计的过滤器和模型组件。

结果

  • 开发时间减少了一年或更多。“基于模型的设计使我们能够在一年内完成Scorpion控制器的初始开发,”Inberg说。“按照我们的传统开发流程,我们至少需要两年时间才能完成这个项目。”
  • 编码错误消除。“在我们用嵌入式编码器生成的代码中没有任何编程错误,”Inberg说。“因此,我们可以将所有调试工作集中在模型上。”
  • 80%的模型重用实现。“在我们的第一个基于模型的设计项目后,我们开始为另一台机器设计一个水平控制器,”Inberg说。“我们能够重用来自Scorpion项目的80%的设计,这为我们节省了大量时间。”