沃尔沃施工设备用实时的人机模拟器简化产品开发

挑战

评估建筑设备的设计理念和参数值建立物理原型之前

解决方案

使用Si金宝appmulink,Simscape和Simulink实时模拟液压,机械和发动机系统,并执行实时,操作员在环路模拟

结果

  • 减少原型数
  • 领域的问题更快地解决了
  • 控制器调整模拟中

“这是技术上是不可能为我们构建一个全面的液压系统模型的实时无Simulink中,的Simscape,和Simulink实时运行。金宝app我们的模拟器使我们能够测试施工设备,调谐参数新概念,缩短交货时间,并在现场最小化的问题。”

河勇李,沃尔沃施工设备
沃尔沃建筑设备的实时,人载模拟器。

在设计挖掘机,轮式装载机,瓶子和其他施工设备时,工程师开发机械的原型版本,以评估性能,响应性和可操作性。建立物理原型成本厂商数百万美元和几个月的开发时间。然而,直到最近,这是有效了解操作新机器的经验的唯一方法。

沃尔沃施工设备(沃尔沃CE)现在可以在建造原型之前评估新机器设计。沃尔沃CE工程师使用Simulink建立了一个实时,用于施工机器的Loop-in-Look模拟器金宝app®,Simscape™和Simuli金宝appnk Real-Time™。虚拟机模拟器(VM)在仿真期间为操作员提供现实的视觉,听觉和运动反馈。

“随着的Simscape和Simuli金宝appnk实时我们可以模拟不仅燃油经济性和性能,而且操作的感觉机器所有我们建立了一个物理样机之前,”在容李在沃尔沃建筑设备公司总工程师说。“通过模拟评估操作员体验对于产品开发的早期阶段进行权衡决策至关重要。”

挑战

沃尔沃施工机械依靠复杂的液压系统,其包括许多阀门,泵和管道,以及一个控制系统和各种传感器。这些液压系统必须与合适尺寸的发动机进行匹配,然后通过调整控制器参数的性能和燃料经济性最优化。

沃尔沃工程师知道这种复杂的任务将在物理原型上执行太昂贵,但他们缺乏实时准确模拟液压的方法。此外,具体域的仿真工具将使它们能够仅模拟各个子系统,这使得不可能开发包含液压,机械,电气和电子子系统的完整机器的全尺寸模拟器。

球队需要的工具,使他们能够在一个单一的环境中的所有子系统模型并执行完整的系统的实时仿真。这种做法将让他们作出从运营商驱动的机器考虑到不仅是性能和效率,而且反馈明智的设计折衷的决定。一个支持多个域的建模和仿真环境也是该公司的并行工程方法,即团队并行开发最终产品的各个子金宝app系统,然后收敛的最佳解决方案是必不可少的。

解决方案

沃尔沃CE工程师选择了Simulink,Simscape金宝app和Simulink的实时用于开发VMS平台。

球队建模的主控制阀,溢流阀,摆动马达,并所述第一机器的液压回路要被模拟 - 挖掘机-用的Simscape流体™和的Simscape。然后,他们建模的机械部件,包括臂,臂和铲斗,用多体的Simscape™。

在Simulink中工金宝app作,团队创建了一个引擎模型,然后将其与液压,机械和其他子系统模型集成,以创建完整机器的模型。

使用Simu金宝applink和Simulink控制设计™,他们开发出了控制器模型和机器模型进行闭环仿真。他们使用MATLAB®到后处理仿真结果。然后,它们根据它们对模拟中的系统行为分析来改进控制器设计,并通过实际机器验证了使用测试数据的机器模型。

他们从产生利用Simulink编码器™他们的模型C代码,并使用Simulink的实时从的Sp金宝appeedgoat 3目标电脑同时运行的代码。

实时仿真平台目前用于挖掘机产品开发,公司还计划使用它来开发轮式装载机和铰接式搬运工。该团队最近向模拟器添加了控制器内循环和快速控制的原型功能,以支持软件开发和测试。金宝app

结果

  • 减少原型数。“我们与Simulink和运行的Simscape仿真让我们评估不同的金宝app设计概念和参数值,以后的开发周期减少重新设计的风险,”李说。“一旦我们通过模拟识别优化设计,我们可以建造它。我们预计在原型30-50%,减少构建结果“。

  • 领域的问题更快地解决了。“使用模拟器,我们可以复制字段中出现的任何问题,解决问题,并快速找到解决方案,”Lee说。

  • 控制器调整模拟中。“通过模拟机器模型和分析系统行为,通过模拟控制器模型来精制控制器设计,”Lee说。“使用这种方法,我们通过覆盖各种测试场景,减少产品开发和产品质量增加的时间。”