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控制系统开发解决方案

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等级:助理
行业:
职能部门:
城市:北京
金币:189

现代化的控制系统产品开发普遍采用V模式开发流程:离线功能仿真快速控制原型自动代码生成硬件在环仿真测量与标定。新的开发流程结合现有的测试系统构成了统一的从开发到标定的标准流程。在开发过程中使用统一的软硬件平台,可以将在桌面上的控制算法的离线仿真,实验室内的控制原型的测试,以及控制系统的实际测试标定过程统一起来,减少开发的成本和冗余的工作,加快开发进度。 

      整个设计流程分为五个阶段,各个阶段分别为:功能设计的离线仿真、快速控制原型实现RCP、目标代码生成、硬件在环仿HIL、测量与标定。

 

控制系统产品开发过程及所用到的工具:

1、功能设计的离线仿真

用线性或非线性方程对控制系统进行数学描述,根据该数学表述,利用MATLAB/Simulink/Stateflow工具建立控制系统仿真模型。对上述控制系统仿真模型离线仿真,根据仿真结果分析控制系统的时域频域响应特性,对控制系统仿真平台的算法和仿真模型优化。 

针对发动机控制系统的开发,AFT预先开发了柴油机和汽油机模型,用户可以直接调用即可嵌入Simulink模型中进行仿真,为搭建复杂的发动机模型节省了大量的时间。 

模型的手动检查也是一项即费时又容易出错的工作,AFT推出的最新的StyleChecker可以大幅减少SimulinkTargetLinkStateflow模型的检查时间。StyleChecker采用面向用户的菜单导航,可以全自动的生成设计检查报告,并且当StyleChecker提供的检查规则不能满足用户要求时,用户可随时进行修改或者将用户特定的检查规则集成到StyleChecker中。

2、快速控制原型实现RCP 

通过实时仿真后,控制算法模型已经得到了初步的验证,我们进一步通过和真实的被控对象相联接验证控制原型在真实情况下的反应,该过程同时包括实际系统中可能包括的各种I/O,软硬件中断等实时特性。然后利用计算机辅助试验工具软件进行各种试验,以检验控制方案对实际对象的控制效果,并随时修改控制参数,直到得到满意的结果为止。即使是模型需要相当大的修改,从修改到下一次对原型的测试也只需要几分钟的时间。从而在最终实现控制方案之前,就已经对可能得到的结果有了相当的把握,避免了过多的资源浪费和时间消耗。

    AFT提供的PROtroniCTM是一款接近于产品级的原型开发平台,该原型平台的模块化设计包括了可配置的硬件和软件模块,并且针对汽车用的传感器和驱动器,集成了信号调理和功率放大输出功能,可以更灵活的广泛使用。用户只需轻点鼠标即可生成高效的产品代码,把代码下载到PROtroniCTM中就可以快速高效的对代码的新功能进行测试。

 3、目标代码生成

用传统的方法进行控制系统开发时,控制算法到代码实现的工作是由开发人员手工编程完成的,这一步的工作量相当大,会消耗很长时间。但是利用自动代码生成工具,用户只需轻点鼠标即可完成目标系统代码的自动生成、编译链接和下载。即使是复杂系统,这一步的工作也只需几分钟时间。

4、硬件在环仿真HIL

现在由于控制系统复杂程度日渐提高,控制算法和功能不断增强,对其进行全面综合的测试,特别是故障情况和极限条件下的测试就显得尤为重要了。但如果用实际的控制对象进行测试,很多情况是无法实现的,抑或要付出高昂的代价,硬件在环仿真HIL正好满足了这一测试需求。硬件在环仿真HIL可以对被控对象进行实时仿真,进行各种条件下的测试,特别是故障和极限条件下的测试。

 5、测量与标定

电控单元(ECU)中,软件复杂度、高级诊断功能以及软件参数数量的增长,导致需要一种强有力的标定工具来处理所有能想到的标定方案。无论在野外测试的车辆上,试验台架上或是在办公室里进行车辆参数标定,都需要一个强大的、直观的并且易于使用的标定工具。

AFT的标定工具MARC I支持所有的ASAM–MCD接口,并且Windows操作系统而设计。MARC  I支持不同控制单元间的并行数据操作和标定,以及控制单元(ECU)的并行数据测量和标定。MARC工作台可以集成其他的设备(控制单元除外),比如其他的ASAM数据采集设备。这些设备可以并行操作,同时实现高性能数据的采集。

车辆测试过程中采集到大量数据,这些数据经过分析后,在下一步的开发过程中需要使用这些数据。AFTMeas2Matlab把测量的数据直接传输到SimulinkTM模型,并且可以使用坐标或者柱状图从列表中选择需要的数据。

 

 



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