用户故事

阿尔斯通为安全关键功率转换器控制系统生成生产代码

挑战

为有轨电车、地铁和铁路设计并实施实时电力转换和控制系统

解决方案

使用MathWorks工具进行基于模型的设计,以设计、模拟和自动生成安全关键运输系统的生产代码

后果

  • 开发时间缩短50%
  • 生成并认证无缺陷、安全关键代码
  • 建立共同语言

“我们使用MathWorks工具在一年内设计、测试、修改和实施了一个永磁驱动控制系统。考虑到我们可用的资源,如果没有MathWorks工具,就不可能按时交付。”

阿尔斯通公司的韩·吉尔利斯
潘多利诺摆式列车。

有轨电车、地铁和火车上使用的电力转换器是复杂的安全关键系统,需要硬实时响应。作为世界领先的铁路运输产品、服务和系统供应商,阿尔斯通运输公司依靠MathWorks工具设计、模拟和实施这些以及其他同样复杂的系统,以支持他还提到了世界能源和运输基础设施。下载188bet金宝搏金宝app

阿尔斯通工程师使用MathWorks工具为其嵌入式实时电力转换系统和能源管理控制系统建模并自动生成无缺陷生产代码。

“MathWorks工具使我们能够控制每一行代码,生成的代码可读、快速、紧凑,”阿尔斯通高级工程师Han Geerligs解释道。“此外,MathWorks工具是行业标准,具有广泛的软件包和对嵌入式目标的广泛支持。”金宝app

挑战

阿尔斯通工程师需要设计能量管理控制和功率转换器控制,以满足亚毫秒延迟的严格性能要求。

“10到20微秒的延迟太多了,因为我们的循环时间约为200微秒,”Geerligs解释道。“我们也有复杂的多处理器模型,可以让DSP运行中断过程,让Power PC CPU使用多速率过程。”

此外,阿尔斯通的工程师在算法开发、建模和仿真方面使用了不同的工具。此外,这些工具没有提供任何自动代码生成功能,因此它们必须手工编写代码。

Geerligs回忆道:“我们的工具没有集成,所以我们花了很多时间编写转换工具。因为我们没有办法自动生成代码,我们会设计、制定规范,然后手工编写代码。”。“从规范到实施需要很长时间。没有快速原型设计,文档编制需要更长时间,我们缺乏对整个工作的概述,并且很难快速实施更改。”

解决方案

在评估了几个商业软件包后,阿尔斯通选择MathWorks工具进行基于模型的设计。阿尔斯通工程师利用这些工具设计、模拟和自动生成多个项目的代码,包括一个电车控制系统和一个捷克铁路潘多利诺摆式列车的能源管理系统。

在设计阶段,工程师使用Simulink金宝app®,Simscape Electrical™, 和状态流®开发他们的控制系统。

G金宝appeerligs说:“Simulink可以很容易地从设计的一部分传递功能,或者将定时更改为中断驱动,同时保持效率。”。“如果没有Simulink,这种重大的设计更改将非常困难。”

工程师们使用Simscape Electrical对系统的电气部件进行建模,包括电力电子部件以及电阻器、电容器和电感器。

使用Stateflow,团队对监控和控制系统状态进行建模,包括启动、减速和错误处理。电源转换控制和系统中央故障处理单元之间的通信协议也在Stateflow中实现。

Geerligs说:“Stateflow中的超级状态特别有助于故障处理。当我们在子状态中出现故障时,我们从超级状态中划出一条线,Stateflow确保它始终得到正确处理。”。

阿尔斯通团队使用了MATLAB®对光纤接口和示波器的测量数据进行预处理,以进行模拟。他们还使用MATLAB报告和验证了模拟结果。Geerligs二手控制系统工具箱™ 使用MATLAB创建和分析Bode图,并开发经典控制算法。

在Simulink和Stateflow中模拟系统后,团队使用S金宝appimulink编码器™ 嵌入式编码器®自动生成生产就绪代码。他们将代码与许多实时操作系统集成,包括Microware 0S-9和Wind River的OSEKWorks。

阿尔斯通的工程师在不同的项目中重复使用他们的模型。“MathWorks工具帮助我们定义设计模式,并在库中共享这些知识,”Geerligs解释道。“例如,故障处理和电气建模在电车项目和能源管理项目之间共享。”

后果

  • 开发时间缩短50%“我们手工编写的一个项目花了2000小时。使用Simulink和Stateflow,我们在1000小时内重复了这个项目,金宝app”Geerligs解释道。“此外,从设计完成到我们的第一个原型的时间已经从三个月缩短到不到一个小时。现在,需要18个月的项目现在用MathWorks工具在一年内完成。”

  • 生成并认证无缺陷、安全关键代码. “我们从未在MathWorks工具自动生成的代码中发现任何缺陷,”Geerligs说。“当阿尔斯通向捷克铁路交付潘多利诺列车时,铁路应用程序是第一个自动生成代码并获得TÜV认证的应用程序。”

  • 建立共同语言. Geerligs解释说:“拥有一种共同的语言来交流对我们来说非常重要。尽管每个人都从自己的角度看待模型,但我们知道我们谈论的是同一件事。”。“我们使用Simulink与英国、法国、意大利和西班牙的团队交换模型,分享知识和想法。”金宝app