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弗劳恩霍夫研究院:转向系统虚拟测试台架

未来的机电系统必须满足更高需求:必须能够与所处环境交互、自主适应环境、灵活处理意外状况和预测未来事件;同时,必须易于使用,能够应对越来越复杂的整体系统;最重要的是,能够以更智能的方式实现更紧密的互联。这正是弗劳恩霍夫机电系统设计研究院 (IEM) 的核心研究领域,他们一直在帕德博恩技术中心 Zukunftsmeile Fuerstenallee 致力于这项研究。该研究院为在“工业 4.0”背景下从事智能机电系统开发工作的公司提供专业支持。弗劳恩霍夫 IEM 在机电系统开发的方法和工具方面本就拥有丰富的专业知识,现在又与海因茨.尼克斯多夫研究所 (Heinz Nixdorf Institute) 和帕德博恩大学展开跨学科合作,如此一来更加如虎添翼。弗劳恩霍夫应用研究促进协会 (Fraunhofer-Gesellschaft) 是欧洲最大的应用科学研究机构,作为该协会的一员,IEM 一直积极进行国际交流并参与国际合作。

基于模型的测试台架设计

测试台架环境的虚拟验证。

目前,弗劳恩霍夫 IEM 正在帕德博恩开发一款基于模型的测试台架设计,该测试台架旨在用于转向系统的开发与测试。该研究院将测试台架虚拟化,以此能够提前对其设置和环境进行验证。

转向系统是车辆中关乎驾驶安全的系统,因此汽车制造商投入大量精力对相关功能和特征进行深度测试。弗劳恩霍夫 IEM 开发的虚拟测试台架主要用于分析不同转向概念的瞬态响应和干扰特性。他们还计划在此环境下测试液压激振装置的不同控制方法并予以优化。

工作流程

首先,在制定测试台架环境的最初概念时,须定义耦合部分模型的系统,用以描述整个测试台架环境。使用预定义应用场景派生测试台架要求,并将这些要求记录在要求列表中,可供以后自动检查。要在早期开发过程中验证测试台架概念,需按照操作结构,采用基于模型的方法指定待开发环境,并创建处理信息所需的车辆模型。接下来,借助 dSPACE 工具链执行模型在环 (MiL) 测试。此类测试能够让研究人员以虚拟方式验证测试台架环境是否能正确运作以及对车辆模型的评价。通过基于 PC 的仿真平台 dSPACE VEOS,无需使用其他硬件验证、确认和测试测试台架环境的控制系统,即可在早期开发阶段执行仿真。这意味着,即使完整测试台架尚未实际形成,也可将其投入运行。此外,还可以准备 HIL 测试、场景和过程,并提前加载到 PC 中。之后即可得到测试台架环境的虚拟验证模型,其中包括已实现的必要控制系统和自动化测试。

展望

随着项目的进展,定义的解决方案概念将被具体的解决方案要素所取代,这使得虚拟测试台架环境更加具体。之后,为了搭建真实系统,需要将以虚拟方式创建的测试台架组件替换为真实组件。测试台架控制系统将会重复使用,并通过硬件特定接口加以扩展,以便可将其集成到测试台架环境中。

Alexander Gense(工程硕士)是弗劳恩霍夫 IEM 控制工程部门的资深专家。

Stefan Schütz 是弗劳恩霍夫 IEM 控制工程部门的助理研究员。

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