ebm-papst利用模型设计开发了自动变速器电动辅助油泵

作为世界领先的电机和风扇制造商，ebm-papst之前从未设计过油泵。为了设计一种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想法。他们计划用电机上的分流电阻来测量电流，而不是用压力传感器。为了准确地估计压力仅基于这个测量，他们需要彻底地表征电机的电流和输出扭矩之间的关系，这是受许多参数的影响。然后，他们需要分析这个扭矩与泵的输出压力之间的关系，而输出压力受温度的显著影响。

在验证了这一方法后，工程师需要测试100多台泵和各种泵的性能，所有泵都在不同的速度、压力和温度下运行。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满足泵项目的最后期限。

由于微控制器缺乏处理标准现场定向控制设计的处理能力，工程师必须设计和部署定制控制器。在生产过程中，他们需要一种自动化的方法来校准控制器内部的系统模型，以考虑单个电机和泵之间的制造差异。

ebm papst利用MATLAB和Simulink的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。他们用Stateflow^®管理泵运行模式，包括怠速模式和各种压力水平模式。

他们合并了信号处理工具箱中的IIR滤波器™ 从霍尔传感器的电流测量和速度测量中去除噪声。

工程师们根据控制器模型和永磁同步电机装置模型的闭环仿真结果改进了控制器设计。

为了创建实时原型，他们使用Simulink编码器从控制器模型生成代码™, 并实时使用Simulink™ 在Speedgoat目标硬件上运行代码。他们使用该原型在带有实际电金宝app机和泵硬件的试验台上验证控制设计。

试验表明，通过电流消耗测量计算压力是可行的，但由于泵部件的变化，计算结果在所有运行条件下都不准确。

使用MATLAB和Stateflow，该团队创建了一个自动化测试套件，该套件在记录测试台上的电流消耗和其他测量值的同时，系统地改变温度、压力和电机转速。他们在三个月内每天24小时运行该测试装置，以充分描述大约100个电动泵组合和部件变体的特征。

该团队使用充满实验数据的查找表开发了简单的泵Simu金宝applink模型，并进行模拟，以微调控制设计，确定生产中使用的最佳泵。

软件工程师基于Simulink模型为目标单片机开发了控制器的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，该团队开发了一个用于生产线末端制造过程的校准系统。该系统使用曲线拟合工具箱进行测试，以确定电机和泵的特性™ 根据测试测量值填充查找表，然后使用查找表校准控制器内的系统模型。

ebm-papst辅助油泵已批量生产，并已被德国汽车制造商使用。

• 整体开发时间减半。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对代码进行修改。”“金宝appSimulink和Simulink Real-Time使我们能够快速开发概念验证原型，然后在我们的自动化测试平台中重用该原型，将项目的开发时间至少缩短了50%。”
• 系统调查时间减少60%。Löffler说:“即使有了复杂的实验设计，我们仍然要进行数百次测试，而且没有时间使用手动方法。”“有了MATLAB，我们自动化了测试，连续几个月24/7运行测试台，将研究我们的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appLöffler说:“在这个项目中，只有一个微控制器能满足我们的高温要求。”“这个微控制器的处理能力有限，但它没有推迟项目，因为基于模型的设计让我们在实现控制器设计之前运行模拟和实时测试来验证我们的设计。”