KIMM开发出基于磁悬浮原型减摇系统的移动式港口

挑战

建立一个原型系统,减摇稳定移动式港口

解决方案

使用基于模型的设计来设计和模拟控制器,原型硬件,并生成实时控制代码

结果

  • 开发时间减少了70%
  • 节省2万美元或更多的潜在原型成本
  • 信心的设计性能提高

“我们用基于模型的设计在三个月内完成了原型。通过使用集成的环境来建模控制器和物理系统,一起模拟它们,生成代码,并创建工作完美的实时硬件原型,我们节省了几个月的开发时间。”

Cheol Hoon Park,韩国机械与材料研究所
KIMM公司基于磁悬浮原型减摇系统,移动式港口。

韩国正在研究移动港口的可行性:在没有深水港的城市附近搭建平台,让集装箱船卸货。目前的挑战是如何在海浪中稳定平台,使集装箱能够安全、快速地卸货。

韩国机械与材料研究所(KIMM)的研究人员开发了一种小型减摇系统原型,以评估使用磁悬浮和主动质量驱动(AMD)技术来稳定移动港口的可行性。这个系统使一个物体左右滑动来抵消波浪的力量。研究人员使用基于模型的设计方法设计并实现了原型控制器。

“使用基于模型的设计,我们优化了设计,并准确地预测了它的表现,”金姆的高级研究员Cheol Hoon Park说。“在模拟了控制器模型之后,我们直接转向硬件实现,相信我们的设计是最好的。”

挑战

KIMM的研究人员需要对基于双体船的移动港口平台的防滚系统进行评估。该系统需要两个互补的控制器。第一个管理磁悬浮子系统中磁铁和钢轨之间的间隙,从间隙传感器获取输入,并将控制信号发送给磁悬浮电流驱动器。第二种定位质量,从倾斜和质量位置传感器获取输入,并将控制信号发送到线性驱动电机。

KIMM项目通常需要一至三年,但减横摇系统曾在短短三个月内完成。“随着紧迫的时间表,我们有时间只有一个原型,所以设计必须是正确的第一次,” Park说。“还有,根本没有时间来整合不同的建模和仿真工具控制器和物理系统。”

解决方案

KIMM使用MATLAB®,仿金宝app真软件®等几个产品来设计,仿真和实现实时控制器的下载188bet金宝搏减摇系统,并演示了一个工作原型。

Park将SolidWorks的移动港口平台组件转换为Simscape Multibody™模型,该模型包含一米宽的横截面,是该双体船的缩小版。Park使用Simscape Multibody对AMD系统进行建模。

对AMD系统模型的模拟使Park能够确定需要多少质量来抵消双体船的运动。

Park开发了磁悬浮和AMD控金宝app制器的Simulink模型。然后,他使用双体船模型进行闭环仿真,以验证控制算法的功能。

使用Simu金宝applink进行设计优化和优化工具箱,公园调谐的设计参数,包括AMD的速度和线性电动机的大小,以提高系统的性能。

“在Simulink和Simsc金宝appape Multibody中的仿真显示,质量不需要像我想象的那样快速移动,所以我修改了直线电机的规格,”Park说。

公园采用优化设计的模拟在KIMM表明管理者和利益相关者它是在硬件中实现之前,系统将如何执行。

他使用Simul金宝appink Coder™从Simulink控制器模型生成C代码。他使用Simulink real - time™实时执行代码,Simulink 金宝appreal - time™在PC/104计算机上运行,I/O板为原型双体船的硬件提供模拟-数字和数字-模拟接口。

初步实验表明,AMD的控制器完美地工作。磁浮控制器需要小幅调整增益。这个调谐完成后,原型控制器成功地稳定了118公斤双体船在约5秒使用4.1公斤质量的横截面。

对原型机的实验表明,要产生足够的电力来驱动计划中的移动港口所需的质量是很困难的。然而,KIMM的研究人员也了解到这种稳定技术是有效的,这为小型船只,如游艇和起重机,以及两足行走机器人的商业化创造了机会。

结果

  • 开发时间减少了70%。“如果没有基于模型的设计,将采取10个月以上,开发控制器和硬件原型,” Park说。“通过模拟和优化系统和控制器模型生成代码,我们完成了不到三个月的项目。”

  • 节省2万美元或更多的潜在原型成本。“通常情况下,在开发过程中需要的原型显著修改,指出:”公园。“对于这个项目,实际硬件的性能匹配从磁悬浮系统我们Simulink模型的模拟结果,所以我们没有需要修改我们的测试系统。金宝app消除多个原型节省时间和时原型花费$ 20,000到$ 30,000,因为它没有这个显著项目降低了成本。”

  • 信心的设计性能提高。“模拟的结果在系统实际性能的10%以内,”Park说。“这种精确度令人印象深刻,它给了我们极大的信心,我们的设计一旦在Simulink中得到验证,就会按照预期工作。”金宝app