沃尔沃施工设备用实时的人机模拟器简化产品开发

挑战

在建造物理原型之前,评估建筑设备的设计概念和参数值

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

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

“在没有Simulink、Simscape和Simulink real - time的情况下,我们不可能建立一个实时运行的全尺寸液压系统模型。金宝app我们的模拟器使我们能够测试施工设备的新概念,调整参数,减少交货时间,并最大限度地减少现场问题。”

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。

“通过Simscape和Simulin金宝appk的实时我们可以模拟燃料经济性和性能,而且还可以在我们建立物理原型之前操作机器的感觉,”沃尔沃CE的首席工程师Jae Yong Lee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

沃尔沃建筑机械依靠复杂的液压系统,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相匹配,然后通过调整控制器参数来优化性能和燃油经济性。

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。

该团队需要能够在单一环境中建模所有子系统并对整个系统进行实时模拟的工具。这种方法可以让他们做出明智的设计权衡决定,不仅考虑性能和效率,还考虑了驾驶机器的操作员的反馈。支持多个领域的建模和仿真环境对于公司的并行工程方法也是必不可少的,在这种方法中,团队并金宝app行地开发最终产品的各种子系统,然后集中在一个最佳解决方案上。

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。

该团队使用Simscape Fluids™和Simscape对第一个被模拟机器(挖掘机)的主控制阀、溢流阀、摆动电机和液压回路进行了建模。然后,他们使用Simscape Multibody™对机械部件进行建模,包括吊杆、手臂和铲斗。

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。

利用Simu金宝applink和Simulink Control Design™,他们开发了一个控制器模型,并对机器模型进行了闭环仿真。他们用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。

他们使用Simulink Coder™从模型中生成C代码,并使用Simulink real在金宝appSpeedgoat的三台目标pc上并发运行代码。

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

  • 减少原型数量.Lee说道:“我们使用Simulink和Simscape进行的模拟让金宝app我们能够评估各种设计概念和参数值,从而降低了在开发周期后期进行重新设计的风险。“一旦我们通过模拟确定了最佳设计,我们就可以构建它。因此,我们预计原型产量将减少30-50%。”

  • 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。”

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