沃尔沃施工设备用实时的人机模拟器简化产品开发

挑战

在建立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

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

“我们在技术上是不可能建立一个全级液压系统模型,实时运行,无模拟,Simscape和Simulink实时。金宝app我们的模拟器使我们能够测试建筑设备,调谐参数,减少交货时间的新概念,并尽量减少现场的问题。“

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

沃尔沃建筑机器依赖于复杂的液压系统,包括众多阀门,泵和管道,以及控制系统和各种传感器。这些液压系统必须与适当大小的发动机匹配,然后通过调谐控制器参数来优化性能和燃料经济性。

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。

该团队需要工具,使它们能够在一个环境中建模所有子系统,并执行完整系统的实时模拟。这种方法会让他们做出明智的设计权衡决策,不仅考虑了性能和效率,而且还考虑了驾驶机器的操作员的反馈。支持多个域的建模和仿真环境对公司的并行工程方法来说也是至关重要的,其中团队并行开发最终金宝app产品的各种子系统,然后收敛于最佳解决方案。

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。

该团队模拟了第一台机器的主控制阀,浮雕阀,摆动电动机和液压电路,以模拟 - 带Simscape Fluids™和Simscape的挖掘机。然后,它们用Simscape Multibody™建模了机械部件,包括臂架,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。

使用Simu金宝applink和Simulink Control Design™,它们开发了一种控制器模型并使用机器模型执行闭环模拟。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。

它们使用Simulink Coder™从其模型中生成C代码,并使用Simulink实时从Sp金宝appeedGeat的三个目标PC上同时运行代码。

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

  • 原型的数量减少。“我们使用Simulink和Simscape运行的模拟让我们评估各种金宝app设计概念和参数值,从而降低开发周期后稍后重新设计的风险,”Lee说。“一旦我们通过仿真识别最佳设计,我们就可以构建它。我们预计原型建立的30-50%的减少。“

  • 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。”