宾夕法尼亚州汽车研究实验室为学生提供了实用的硬件循环体验

挑战

教导工程研究生使用硬件循环方法先进的车辆动力总成技术

解决方案

使用MathWorks工具建立一个互连的校园范围的HIL网络,帮助学生应用高级概念、可视化结果和控制实际硬件

结果

  • 实验室在几分钟内设置
  • 职业机会增强
  • 综合研究与教学

"We wanted to standardize on one platform for the course, and we didn’t want to have to teach that as well. With MathWorks tools, our students can do both modeling and analysis, and then develop an embedded controller without switching software platforms. That is invaluable."

Joel Anstrom博士,宾夕法尼亚州立大学

在宾夕法尼亚州立大学的研究生课程中,工程专业的学生使用硬件在环(HIL)方法来研究电动、混合电动和燃料电池汽车技术。

Sean Brennan博士是宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授,他与Joel Anstrom博士共同教授这门课程,Joel Anstrom博士是宾夕法尼亚州立大学研究生汽车技术教育(GATE)项目的主任。他说:“据我们所知,这是美国唯一一门专注于先进车辆HIL的课程。”

先进的车辆硬件在环方法是由美国能源部资助的GATE综合课程的一部分。使用宾州州立大学的HIL网络(该网络是用MathWorks软件开发的)中的先进动力系统组件,学生们使用Simulink金宝app®和Sim金宝appulink Real-Time™完成课程实验。

“MathWorks的工具使我们能够将研究和教学结合起来,”布伦南博士说。“这意味着快速的转变——这些工具使我和我的同事能够在几分钟内建立实验室硬件,而我们的学生使用它们来快速应用高级概念,可视化结果,并控制真实的硬件。”

挑战

Penn State的HIL网络将燃料电池,电池,超容器,电动驱动电机,燃烧发动机,底盘测量仪和校园内的其他车辆子系统联系起来。

“为了支金宝app持不同实验室的各种设备和数据交换机,我们需要快速重新配置和灵活的工具,”布伦南博士解释说。“我们的学生需要与此设备接口,而不会干扰实验室中的研究项目,并且他们需要离线和在线模拟。”

此外,Brennan和Anstrom需要分析和仿真工具,使学生能够从各种学科中迅速学习先进的车辆动力总成分析概念。

Anstrom博士说:“C源代码不能很好地作为教学辅助工具。”“我们希望学生能够可视化系统。我们需要工具来帮助我们在课堂上快速解释一个系统,学生们可以自己使用来更详细地探索概念。”

解决方案

宾夕法尼亚州立大学的老师在所有的讲座和实验中都使用MathWorks产品下载188bet金宝搏先进的车辆硬件在环方法.“MathWorks工具使学生能够在单一平台上进行建模、分析和控制器设计,”Anstrom说。

该课程中的前四个实验室中的每一个都侧重于一个特定动力总成部件的动态:电池组,超容器,直流电动机或发动机。在这些实验室中,学生使用Argonne National实验室的动力总成系统分析工具包的动力总成系统型号©(PSAT)。基于Simulin金宝appk,PSAT使汽车工程师能够分析和模拟高级动力总成技术。

使用PSAT模型作为起点,学生们用真实的硬件取代单个组件的软件表示。他们使用Simul金宝appink Coder™从模型中生成代码,并使用Simulink Real-Time运行实时仿真,控制硬件,并收集仿真结果。例如,在电池实验室,学生们使用Simulink Real-Time来控制和收集发电能力高达1金宝app50千瓦的电力处理系统的性能测量数据。

在每个实验中,学生使用MATLAB®和仿真软金宝app件®分析系统行为,比较模拟和测量结果,并确定结果如何用于高级车辆动力总成优化。

在最后的实验中,学生们在底盘测功机上使用全电动汽车。他们使用Simulink模型和Simulink Real-Time驱动的电源处理机器来模拟燃料电池的终端响应。金宝app

Brennan和Anstrom使用的州流®开发复杂的控制算法,管理全电动车辆的启动和关闭以确保安全操作。使用Simulink实时部署控制器在独立PC上部署。金宝app

他们正在开发一种缩小版的混合动力汽车,学生可以在课堂上使用它来创建自己的控制策略和实时控制器。

结果

  • 几分钟后实验室就准备好了。“在获得MathWorks产品后的几周内,我们就开始设计硬件并实施课程材料,”Brennan说。下载188bet金宝搏“我们通常能在几分钟内建立起一个实验室,而如果不是这样的话,可能需要几天。”
  • 职业机会增强。“我们的一名学生在采访实习期间提到了HIL课程,”Anstrom说。“面试官真的很兴奋,他们在接受剩下的面试中谈到了它。由于他对MathWorks软件和HIL的经验,学生被提供有机会在公司的控件集团工作。”
  • 研究与教学相结合。“MathWorks环境非常快速,非常可视,这有助于课堂讨论,”Brennan说。“这是一个很好的研究,用于进入教室的研究。”

宾夕法尼亚州国家是全球1300所大学,提供校园广泛的Matlab和Simulink。金宝app凭借校园广泛的许可证,研究人员,教师和学生可以在最新的释放级别获得产品的常见配置,以便在课堂上使用家庭,在实验室或现场。下载188bet金宝搏