AVL开发出动态控制器引擎空调系统使用嵌入式代码生成的PLC

挑战

发展短短六周用于客运车辆的测试台发动机空调控制系统

使用MathWorks工具进行基于模型的设计来设计,仿真和实现在PLC控制系统

结果

  • 开发时间降低一半
  • 设计迭代中小时内完成,而不是几天
  • 文档时间淘汰

“使用MathWorks工具,我们证实了我们最初的控制设计的轨道上在第一周只有6周交付复杂的控制系统。基于模型的设计使我们能够模拟复杂的设计,进行软件在环测试,然后快速生成多个目标硬件平台高效的代码。”

约瑟夫梅尔霍费尔,AVL李斯特
AVL乘用车发动机台架试验。

即使几度发动机温度的变化可以增加超过规定的限制废气排放。为了开发和标定发动机管理系统,世界各地符合标准,汽车工程师需要模拟由发动机所经历的精确的温度条件。与发动机试验台,它们可以在跨范围的环境温度和驾驶条件的可重复的环境和访问发动机性能评估的控制策略。

在多年的开发测试床对F1和NASCAR赛车经验的基础上,在AVL李斯特有限公司的工程师们开发的控制系统的动态引擎空调系统。该空调系统是客运车辆试验台可模拟发动机的工作环境的一部分。使用MathWorks工具进行基于模型的设计,他们完成了六个星期的项目。

“我们必须修改C语言编写的代码现有稳态实施和启动新的使用MathWorks工具,之间做出选择”笔记迈克尔·霍费尔,解决方案工程师AVL。“我们选择了完全重新开发利用Simulink,Stateflow中,和Simulink编码器系统金宝app。这种方法大约快两倍,“手工编码,这使我们能够按时完成项目。

挑战

发动机调节系统被要求跨越-20操作范围的目标温度的1摄氏度内的发动机温度保持到110摄氏度。AVL有一种发动机空调系统现有的稳态控制。虽然它的稳态精度为1摄氏度,它有5摄氏度的动态误差。

“我们有一些新的控制策略,我们使用我们的赛车的客户,但他们对于更复杂的调节系统,将需要被修改为乘用车,”笔记约瑟夫梅尔霍费尔,在AVL车队应用首席工程师。

因为他们只有6周提供一个工作系统给客户,AVL的工程师需要一个发展的环境,使他们能够很快适应并尝试新的控制策略。此外,他们需要快速实现原型系统,以实现实时测试对生产硬件。

AVL使用MathWorks工具进行基于模型的设计进行建模,仿真,实现和按时交付的控制系统。

AVL的工程师们使用MATLAB®,S金宝appimulink的®,和Stateflow®开发控制系统,该系统包括一个状态机和四个比例 - 积分(PI)控制器的初始模型。在短短一周内完成,这种模式使团队在Simulink中进行开环仿真和验证基本控制策略是可行的。金宝app

用Stateflow的开发管理逻辑之后,团队模拟安全关键功能,以确保内部压力和温度从未达到不安全水平。

随着嵌入式编码器®从他们的Simulink控制系统模型生成的团队C代码。金宝app然后,他们使用部署B&R自动化工作室一个B&R X20可编程逻辑控制器(PLC)上的控制算法目标Simulink的金宝app。

在PLC实时样机试验表明,新的设计比稳态设计表现较好,但内所需的1度还是没能控制温度。

经过AVL力学增添了新的阀门调节系统,工程师修改了Simulink和Stateflow模型纳入新的硬件和完善的状态机,最终包含10个父状态,一些具有多达80子状态。金宝app然后,他们重新生成与嵌入式编码的代码。

验证设计满足性能规格后,团队使用Simulink中实现安全功能,接口添加到CAN总线,并进一步稳定设计。金宝app

该小组重新生成最终的控制系统代码和提供生产系统给客户之前测试了针对欧洲驾驶循环的全部试验台的空调系统。

结果

  • 开发时间降低一半。“有了MathWorks工具,我们按时完成了项目,在短短六周,”霍弗说。“我们会需要12至15星期,如果我们在C.手工编码”

  • 设计迭代中小时内完成,而不是几天。“当我们的机械专家加入阀门物理调节系统,我用的Simulink和Stateflow改变一些国家,并添加PI控制器到模型中,”霍费尔报告。金宝app“有两个更多的点击,我有一个新的原型准备测试。将采取的手动两三天改变编码,我们在半天完成“。

  • 文档时间淘汰。“Stateflow模型可以很容易地我们的设计传达给AVL内其他工程师和我们的客户,谁接受模型作为文档,”霍弗说。“在空调系统,这为我们节省了文档工作的一个星期,并在较大的项目,两三个月。”