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Anwendungsfall: Integrieren von Functional Mock-up Units für die HIL-Simulation

Dieser Anwendungsfall zeigt, wie FMUs (Functional Mock-up Units) unterschiedlicher Anbieter zu einer echtzeitfähigen Applikation für die Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation integriert werden können. Dabei handelt es sich um ein Gemeinschaftsprojekt mit Dassault Systèmes und ITI.

Der Anwendungsfall

Das Demosystem besteht aus einem ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm)-Steuergerät, das mit dem dSPACE HIL-System SCALEXIO® verbunden ist. Zum Steuern und Visualisieren der Simulationsdurchläufe kommen ControlDesk® und MotionDesk zum Einsatz sowie dSPACE ConfigurationDesk® für die Integration der Modelle zu einer Applikation.

Das Ziel: das Simulationsmodell eines virtuellen Fahrzeugs in ein bestehendes HIL-Testsystem für ein ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm)-Steuergerät teilweise durch neue Modelle zu ersetzen, die nach einem physikalischen (akausalen) Modellierungsansatz entwickelt wurden.
Um die Fahrdynamik und das Umgebungsmodell zu modellieren, kamen die dSPACE Automotive Simulation Models zum Einsatz. Die originalen Motor- und Antriebsstrangmodelle wurden ersetzt durch echtzeitfähige C-Code-FMUs, basierend auf Functional Mock-up Interface für Co-Simulation 2.0, Release Candidate 1. Die Abtastrate für alle integrierten Modellteile betrug 1 ms. 

Der Workflow

Der Screenshot zeigt beispielhaft die Schnittstelle der Antriebsstrang-FMU von ITI. Die Ports, die die FMU-Schnittstelle im Simulink-Modell repräsentieren, werden aus Model-Port-Blöcken erstellt. Diese Schnittstelle lässt sich über ConfigurationDesk analysierten und anbinden.

ConfigurationDesk ist die grafische Konfigurations- und Implementierungssoftware für die SCALEXIO-Hardware. Die beiden FMUs werden in ConfigurationDesk importiert und in das bestehende Simulationsmodell integriert. Dazu werden die FMU-Schnittstellen mit den in Simulink erstellten Model-Port-Blöcken verbunden und eine echtzeitfähige Applikation erstellt. Das gesamte Simulationsmodell wird anschließend auf den SCALEXIO-HIL-Simulator heruntergeladen. In dem Fall dient die Modellkommunikation mit Simulink dazu, die FMUs in das bestehende Simulationsmodell zu integrieren. Alternativ kann die FMU auch direkt mit den I/O-Funktionen oder anderen FMUs verbunden werden oder auch mit V-ECUs in ConfigurationDesk.

ControlDesk übernimmt das Starten und Steuern der Simulation. Die fotorealistischen Experiment-Layouts vermitteln den Eindruck eines realen Armaturenbretts. 

Alle Modellvariablen und Parameter wie Gierrate, Bremsdruck und Geschwindigkeit werden während der Simulation in Echtzeit abgebildet, damit Sie den aktuellen Status jederzeit im Blick haben.

 
 
Anhand dieses Demo-Aufbaus lassen sich die Funktionen eines ESP-Steuergeräts testen. Dasselbe Simulationsszenario – Fahrzeug bremst auf rutschiger Fahrbahn – wird zum Vergleich zweimal durchgeführt: einmal mit aktiviertem und einmal mit deaktiviertem ESP-Steuergerät.

MotionDesk visualisiert den Simulationsdurchlauf, so dass Sie verfolgen können, wie sich das Fahrzeug verhält. Im ersten Simulationsdurchlauf mit deaktiviertem ESP-Steuergerät schlittert das Fahrzeug beim Bremsen und dreht sich.

Mit aktiviertem ESP-Steuergerät bremst das Fahrzeug kontrolliert ab.

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