Reglerentwurf und Rapid Control Prototyping

HiL: Hochleistungstests sind in vielen Anwendungen erforderlich. dSPACE

Hochleistungstests sind in vielen Anwendungen erforderlich. dSPACE

Der zunehmende Einsatz elektrischer Motoren bringt größere Aufwände für die Entwicklung, die Validierung und die Implementierung der erforderlichen Regelalgorithmen mit sich. Diese zusätzliche Arbeitslast lässt sich durch den modellbasierten Entwurf zusammen mit RCP-Plattformen (Rapid-Control-Prototyping) minimieren. Die RCP-Systeme von dSPACE nutzen die automatische Code-Generierung, um aus der modellbasierten Regelbeschreibung eine Echtzeitapplikation zu generieren und mit der I/O zu verbinden. So werden die neuen Regelalgorithmen für den Entwickler greifbar. Neue Regelstrategien können optimiert und in einer realen Umgebung schnell und ohne Einschränkungen getestet werden. Design-Fehler lassen sich sofort finden und Korrekturen unmittelbar vornehmen.

Reglerimplementierung und Seriencode-Generierung

Sobald die neuen Funktionen entwickelt und gründlich getestet sind, müssen sie auf dem Zielsteuergerät implementiert werden. Das heißt, dass Seriencode aus dem Matlab/Simulink/Stateflow-Modell generiert wird, der spezifische Steuergeräte-Eigenschaften wie Speicher und Rechenleistung berücksichtigt. Der Seriencode-Generator dSPACE TargetLink generiert hocheffizienten C-Code direkt aus Matlab/Simulink/Stateflow und erlaubt die frühe Verifikation durch Integration von Simulation und Test. Das verkürzt die Zeit für die Implementierung deutlich und sorgt für systematische Konsistenz von Spezifikation und Seriencode. Änderungen auf Modellebene werden schnell in Code übertragen.

ECU-Tests und HiL-Simulation

Sind die Steuergeräte-Funktionen auf dem Seriensteuergerät implementiert, müssen sie in realistischen Szenarien getestet werden. Mit der HiL-Simulation (Hardware-in-the-Loop) von dSPACE wird die Steuergeräte-Umgebung simuliert, die aus interagierenden Komponenten oder sogar aus einem ganzen System bestehen kann. So lassen sich alle unterschiedlichen Motorvarianten, Batterietypen, Netzeinflüsse und Antriebsstrategien der Steuergeräte abdecken. Dabei lassen sich gefahrlos extreme Bedingungen testen. Es lassen sich vielfältige Fehlersituationen einstellen und im automatisierten Betrieb nachvollziehbar und reproduzierbar überprüfen, unter anderem unter Berücksichtigung des ISO-26262-Standards.

Eine vollständige Absicherung eines Steuergeräts unter Laborbedingungen gelingt oft nur, wenn auch das Testsystem die reale Steuergeräte-Umgebung vollständig nachbildet. Immer mehr Steuergeräte, insbesondere in Elektrofahrzeugen, benötigen für eine vollständige Integration in die Testumgebung auch eine Anregung ihrer mechanischen Schnittstellen und Sensoren. Typische Anwendungen sind beispielsweise elektrische Lenkungen, aber auch elektrische Bremsverstärker. Da es seit jeher das Ziel von dSPACE ist, seinen Kunden schlüsselfertige HiL-Testsysteme zu liefern, werden auch diese Prüfstandsanteile mit abgedeckt, um ein optimal abgestimmtes Gesamtsystem anbieten zu können. Beim Prüfstandsaufbau kommen dem Unternehmen seine Erfahrung und die Produkte aus dem RCP-Umfeld zu Gute, mit denen es die notwendigen Lastmaschinen ansteuert.

Wie kommen nun die Entwicklungs- und Absicherungswerkzeuge in konkreten Anwendungen zum Einsatz?

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