用户故事

通过基于模型的设计,Murata Manufacturing将能源管理系统控制软件的开发时间缩短了50%以上

挑战

缩短公司首次能源管理系统产品试用的上市时间

解决方案

使用基于模型的设计与Simulink来建模控制器和电力电金宝app子,运行仿真,并生成产品代码

结果

  • 控制软件开发时间减少50%以上
  • 生成的无缺陷代码
  • 项目启动时间缩短

“在实际电路上验证之前,我们通过Simulink中的模拟来检查认证所需的所有要求,因为我们使用嵌入式编码器直接从我们的模型生成代码,所以我们的金宝app模拟与真正的嵌入式软件之间没有差距。”

马越博士,村田制造有限公司

村田柔性三相锂离子电池能量管理系统。


作为其智能家居/办公/工厂计划的一部分,村田制造正在开发一种能源管理系统(EMS),该系统将太阳能电池板、电池控制器、并网逆变器和智能控制系统结合在一起,以优化能源使用。当太阳能电池板产生的能量超过用户需要时,控制系统要么用多余的能量给电池充电,要么把它馈回电网。相反,当用户需要比太阳能电池板产生更多的电力时,控制系统要么释放电池,要么从电网获取电力。

村田的工程师使用Simulink进行基于模型的设计金宝app®加快新EMS生产线嵌入式控制软件的开发。

“EMS对我们来说是一个新市场,我们需要将风险降到最低,”村田能源技术开发部经理马玥博士说。“利用Simulink进行基于模型的设计,可以减少金宝app投放市场的时间,这对我们来说是一个显著的优势。因为我们不是专业的程序员,所以对我们的控制设计进行建模和模拟,然后从我们的模型中生成高质量的C代码,这对于尽快生成一个工作系统是至关重要的。”

挑战

由于村田之前没有开发过EMS产品,工程团队不得不从头开始。他们需要一种方法来模拟EMS中的逆变器、变换器和其他电力电子硬件,以便评估各种硬件拓扑。因为是困难和昂贵的测试系统与实际硬件,他们需要模型控制系统,使用系统模型仿真运行电网模型来验证设计在正常操作条件下,以及在异常和难以测试条件下,如电网停电和激增。

由于竞争对手已经推出了EMS产品,Murata希望通过自己的产品快速进入市场。为了缩短控制系统下载188bet金宝搏的开发时间,工程团队希望直接从他们的模型生成控制代码。由于团队中的工程师不超过三名,且之前几乎没有编程经验,they认为手工编写和调试控制代码会花费太长时间,导致质量低下。

解决方案

Murata工程师使用基于模型的设计来设计和实现EMS嵌入式控制软件。

在开始这个项目之前,马博士参加了一个为期三天的MathWorks培训课程,内容是基于模型的设计和代码生成的基础知识。

马博士和他的团队创建了一些主要系统组件的工厂模型,包括太阳能转换器、电池DC-DC转换器和使用Simscape Electrical的三相并网逆变器™. 该模型是可调整的,因此他们可以测试不同的硬件拓扑。

在添加测量块以计算关键信号的总谐波失真(THD)和均方根(RMS)后,团队运行仿真以检查这些指标是否在可接受范围内,并比较不同控制策略和硬件拓扑的性能。

在Simulink中,金宝app该团队建模了系统的PI控制器,然后使用控制器和工厂的传递函数进行闭环仿真,使用Simulink Control Design™调整控制参数。

另外还进行了闭环模拟,以评估设计对异常情况的响应,包括电网的停电和相位不平衡,以及一些并网要求,包括太阳能的故障穿越(FRT)和最大功率点跟踪(MPPT)。

使用Stateflow®,他们创建了状态转换图,对EMS启动、关闭和异常序列以及系统各种操作模式的状态转换进行建模。

为了在微控制器上实现控制逻辑,他们利用定点设计器中的自动缩放等省时工具将浮点设计转换为定点设计。

接下来,他们生成了C代码和CodeComposer Studio™ 带有嵌入式编码器的控制器模型中的项目®.最后,他们把它部署到了短笛上™ 还有德尔菲诺™ TI公司生产的32位微控制器。

该团队通过运行开环测试来执行基本检查,并通过验证系统闭环控制器和状态转换,共同测试微控制器和EMS电路,以验证代码与生产硬件。

村田利用基于模型的设计完成了EMS项目和光伏逆变器项目。该公司正在为电网连接申请JET认证,工程团队正在为长期可靠性测试做准备。

结果

  • 控制软件开发时间减少50%以上。“我们只用了三名工程师就在大约六个月内完成了控制软件,”马博士说,“如果没有基于模型的设计,它将花费两到三倍的时间,或者我们将需要雇佣更多的软件工程师。”
  • 生成无缺陷代码。“由于我们的编程经验有限,如果我们手工编写控制器代码,我预计会有更多的bug,”马博士说。“生成100%的代码保证了可靠性。我们读取了输出结果,发现使用嵌入式编码器生成的代码中没有bug。”
  • 项目启动时间缩短。“在MathWorks培训班上,我学到了很多实用技能和技巧,然后与团队其他成员分享,”马博士说。“这与我们在遇到问题时从MathWorks获得的大力支持相结合,帮助我们完成了整个项目。”金宝app