依必安派特利用基于模型的设计开发自动变速器电动辅助油泵

依必安派特作为全球电机和风扇的领先制造商，此前从未设计过油泵。为了设计一个能够在极端温度下可靠运行的泵和控制器，工程师们首先需要建造一个原型来验证他们的设计思想。他们计划用电动机上的分流电阻代替压力传感器来测量电流。为了仅根据这一测量结果准确估算压力，他们需要彻底描述电机电流与输出转矩之间的关系，而输出转矩受许多参数的影响。然后，他们需要分析这个扭矩和泵的输出压力之间的关系，泵的输出压力受温度的影响很大。

在验证了该方法后，工程师们需要测试100多个泵和泵变体的性能，这些泵都在不同的速度、压力和温度下工作。在以前的设计项目中，工程师们手动进行了类似的实验，并将结果汇编在电子表格中，但这种方法无法使他们在泵项目的最后期限前完成。

由于微控制器缺乏处理能力来处理标准的面向现场的控制设计，工程师们不得不设计和部署一个定制的控制器。他们需要一种自动化的方法来在生产过程中校准控制器内部的系统模型，以考虑各个电机和泵之间的制造差异。

依匹安派特利用MATLAB和Simulink进行基于模型的设计，开发、测试和校准辅助油泵。金宝app

在Simulink中，金宝app工程师们开发了基于磁场定向控制原理的永磁同步电机(PMSM)控制器模型。他们使用状态流^®管理泵的工作模式，包括空闲模式和各种压力级模式。

他们结合了信号处理工具箱中的IIR滤波器，以消除来自霍尔传感器的电流测量和速度测量的噪声。

工程师们根据控制器模型的闭环仿真结果和PMSM的工厂模型改进了他们的控制器设计。

为了创建实时原型，他们使用Simulink Coder™从控制器模型生成代码，并使用Simulink real-time™在Speedgoat目标硬件上运行代码。金宝app他们使用这个原型在一个实际的电机和泵硬件的试验台上验证了控制设计。

测试表明，通过测量电流来计算压力是可行的，但由于泵组件的变化，在所有操作条件下的计算都不准确。

使用MATLAB和Stateflow，该团队创建了一个自动化测试套件，系统地改变温度、压力和电机速度，同时记录测试台上的电流和其他测量数据。他们在三个月的时间里每天24小时运行这个测试装置，以全面描述大约100个电机泵组合和组件变体。

该团队使用实验数据查找表开发了简单的Simulink金宝app泵模型，并进行了模拟，以微调控制设计，并确定在生产中使用的最佳泵。

软件工程师在Simulink模型的基础上为目标微控制器开发了ANSI-C代码。金宝app他们通过比较代码输出和仿真结果来验证实现。

为了最大限度地提高压力控制的准确性，该团队为生产线末端制造过程开发了一个校准系统。该系统运行测试以确定电机和泵的特性，使用曲线拟合工具箱™根据测试测量数据填充查找表，然后使用查找表校准控制器内部的系统模型。

依必安派特辅助油泵已投入量产，并已被德国汽车制造商使用。

• 整个开发时间减半。Löffler说:“在过去的项目中，我们手工编写原型，即使是很小的更改也需要修改代码。”“金宝appSimulink和Simulink Real-Time使我们能够快速开发概念验证原型，然后我们在自动化测试平台中重复使用，将项目的开发时间减少了至少50%。”
• 系统调查时间缩短60%。Löffler说:“即使有了复杂的实验设计，我们仍然必须进行数百次测试，没有时间使用手动方法。”“通过MATLAB，我们自动化了测试，连续几个月全天候运行测试平台，并将调查系统所需的时间减少了至少60%。”
• 支持在指定的微控制器上部署。金宝app“在这个项目中，只有一个微控制器满足我们的高温要求，”Löffler说。“这个微控制器的处理能力有限，但它并没有延迟项目，因为基于模型的设计让我们可以在实施控制器设计之前运行模拟和实时测试来验证我们的控制器设计。”