Model-Based Calibration Toolbox

Использование редактора границ для определения и визуализации допустимой области тестирования и связанных с ней условий тестирования

Model-Based Calibration Toolbox предоставляет приложения и инструменты проектирования для оптимальной калибровки сложных двигателей и подсистем силового агрегата. Можно определить оптимальные планы тестирования, автоматически подогнать статистические модели и создать калибровки и интерполяционные таблицы для сложных двигателей с высокой степенью свободы, которые в противном случае потребовали бы исчерпывающего тестирования с использованием традиционных методов. Калибровки могут быть оптимизированы в отдельных рабочих точках или в течение ездовых циклов для определения оптимального баланса экономии топлива, производительности и выбросов. С помощью приложений или функций MATLAB можно автоматизировать процесс калибровки для аналогичных типов двигателей.

Модели, созданные с помощью Model-Based Calibration Toolbox, можно экспортировать в Simulink для проектирования системы управления, тестирования в режиме HIL и моделирования силового агрегата. Калибровочные таблицы могут быть экспортированы в ETAS INCA и ATI VISION.

Ключевые возможности

Приложения, которые поддерживают весь рабочий процесс: проектирование экспериментов, подгонка статистических моделей к данным двигателя и создание оптимальных калибровок
Методология проектирования экспериментов для сокращения времени тестирования с помощью классических, заполняющих пространство и оптимальных методов проектирования
Точное моделирование двигателя с использованием методов подгонки данных, включая гауссовский процесс, радиальную базисную функцию и моделирование линейной регрессии
Граничное моделирование для поддержания результатов оптимизации в рабочем диапазоне двигателя
Создание калибровочных таблиц из оптимизаций по ездовым циклам, моделям или тестовым данным
Экспорт оптимизированных по производительности моделей в Simulink для использования в симуляции и тестировании HIL
Импорт и экспорт калибровочных таблиц в ETAS INCA и ATI VISION

Проектирование и управление тестами

Назначьте локальные/глобальные переменные для выбранного типа модели.

Model-Based Calibration Toolbox позволяет разработать план тестирования на основе проектирования экспериментов — методологии, которая экономит время тестирования, позволяя выполнять только те тесты, которые необходимы для определения формы реакции двигателя.

Инструментарий предлагает полный спектр проверенных проектов экспериментов:

Конструкции заполнения пространства, включая Sobol sequences, Halton sequences, latin hypercube и lattice designs для случаев, когда знаний о системе недостаточно.
Оптимальные проекты, основанные на V, D или A критериях оптимальности для случаев, когда знаний о системе много.
Классические проекты, включая Box-Behnken, central composite и полный факториальный дизайн для простых областей, таких как гиперкуб.

Спроектированный эксперимент можно использовать для определения тестовых точек для запуска на динамометрическом стенде. Затем тестовые данные переносятся в Model-Based Calibration Toolbox для разработки моделей двигателей.

Используя редактор проекта в панели инструментов, вы можете создавать, дополнять и визуально сравнивать проекты без необходимости знать подробную математику проектирования экспериментов.

Моделирование рабочего диапазона двигателя

Получение данных и моделирование двигателя должно учитывать рабочие области системы, которые могут быть физически протестированы. Model-Based Calibration Toolbox позволяет добавлять ограничения в проекты экспериментов и создавать граничные модели, описывающие допустимую область для тестирования и моделирования. Поддерживаемые типы граничных моделей включают выпуклые оболочки, которые обеспечивают минимальный выпуклый набор, содержащий все точки данных.

Двухэтапные и точечные модели предоставляют дополнительные граничные модели для этих типов планов тестирования.

Назначьте локальные/глобальные переменные для выбранного типа модели.

Анализ данных и моделирование отклика

Использование приложения MBC Model Fitting для подгонки и оценки различных типов моделей для бензинового двигателя

Model-Based Calibration Toolbox использует функции MATLAB для анализа и визуализации данных, статистики и оптимизации, для подгонки моделей и просмотра графического представления поведения двигателя. Тулбокс содержит приложение MBC Model Fitting, чтобы помочь вам убедиться, что тестовые точки, снятые в лаборатории, соответствуют оригинальному проекту эксперимента. С помощью приложения вы можете подгонять различные типы моделей к собранным данным.

Предварительная обработка данных

Редактор данных позволяет анализировать данные двигателя и преобразовывать их в форму, подходящую для моделирования. С помощью редактора данных можно выполнять различные операции предварительной обработки, включая фильтрацию для удаления нежелательных данных, добавление примечаний к результатам тестирования с целью документирования, преобразование или масштабирование необработанных данных, группирование тестовых данных и сопоставление тестовых данных с проектами экспериментов.

Подгонка моделей к данным двигателя

Приложение MBC Model Fitting предоставляет интерактивные инструменты для подгонки и проверки моделей двигателей.

Доступно множество типов моделей, позволяющих создавать статистические модели, точно представляющие данные двигателя. Гауссовские модели процессов обеспечивают хорошую подгонку по умолчанию и подходят для широкого круга задач. Они также имеют меньше параметров для настройки, так что с ними проще начать работать. Для дальнейшего уточнения результатов доступны другие типы моделей, такие как радиальные базисные функции, полиномы, сплайны и пользовательские нелинейные модели.

Приложение позволяет легко сравнивать несколько разных моделей, чтобы получить больше уверенности в модели. Тренды модели и сводная статистика легко доступны в виде графиков и таблиц, что позволяет оценить качество подгонки как с инженерной, так и со статистической точек зрения. Можно также уточнить подгонки модели, удалив выбросы или изучив различные типы моделей.

Приложение предоставляет соответствующие инструменты и рабочие процессы для работы с моделями для одноэтапных, двухэтапных или точечных стратегий тестирования.

Создание оптимальных калибровок

Двигатель Mazda’s SKYACTIVE-D

Приложение MBC Optimization в Model-Based Calibration Toolbox позволяет откалибровать интерполяционные таблицы для вашего блока управления двигателем (ECU). С помощью приложения вы можете заполнять и оптимизировать таблицы в программном обеспечении ECU, используя модели, созданные с помощью приложения MBC Model Fitting. Вы можете:

Создавать оптимальные калибровки непосредственно из эмпирических моделей двигателей
Сравнивать калибровки с данными испытаний
Экспортировать калибровки в ETAS INCA и ATI VISION

Оптимизация производительности двигателя

Приложение MBC Optimization позволяет создавать оптимальные калибровки для таблиц, которые управляют функциями двигателя, такими как угол опережения зажигания, впрыск топлива, а также управление клапанами. Калибровка этих характеристик обычно включает в себя компромиссы между производительностью двигателя, экономичностью, надежностью и выбросами. Вы можете:

Находить компромиссы между конкурирующими целями проектирования
Выполнять многокритериальные оптимизации
Работать с несколькими ограничениями
Выполнять взвешенные оптимизации на основе типичных ездовых циклов
Использовать встроенные или пользовательские процедуры оптимизации
Управлять табличными значениями с помощью пользовательских функций

Сглаживание калибровочных таблиц

Сложные задачи калибровки могут потребовать различной оптимизации для различных областей таблицы. Мастер заполнения таблиц позволяет постепенно заполнять таблицы по результатам нескольких оптимизаций, обеспечивая плавную интерполяцию существующих значений таблиц. Приложение MBC Optimization экстраполирует результаты оптимизации для плавного прохождения через обычные ячейки таблиц и заблокированные ячейки (фиксированные значения таблиц). Используйте эти функции, если требуется использовать отдельные оптимизации для заполнения различных областей калибровочной таблицы.

Приложение также предоставляет градиентные ограничения для управления гладкостью таблицы при заполнении таблиц на основе оптимизации и математических функций.

Оптимизация двигателей с различными режимами работы

Model-Based Calibration Toolbox позволяет производить оптимальные калибровки для двигателей с несколькими режимами работы. Составной тип модели можно использовать для объединения нескольких моделей, представляющих отклики двигателя в различных режимах работы. Использование составной модели в приложении MPC Optimization создает оптимальные калибровки для двигателей с несколькими режимами работы, где цель состоит в том, чтобы заполнить одну таблицу для всех режимов или заполнить отдельную таблицу для каждого режима.

Калибровка наблюдателей

Программное обеспечение ECU часто включает функции для оценки состояний, которые слишком трудно или дорого измерить в серийных транспортных средствах — такие, как крутящий момент и давление воздуха. С помощью приложения MBC Optimization можно графически описывать объекты с помощью блок-схем Simulink, заполнять интерполяционные таблицы для этих объектов, а затем сравнивать оценки с эмпирическими моделями двигателя, полученными из измеренных данных двигателя.

Двигатель Mazda’s SKYACTIVE-D

Выполнение симуляций в Simulink

Приложение из PowerTrain Blockset

Статистические модели, разработанные в Model-Based Calibration Toolbox, можно экспортировать в Simulink или использовать для HIL тестирования.

Моделирование и оптимизация объекта управления

Можно использовать статистические модели, разработанные в этом тулбоксе, для захвата сложных физических явлений реального мира, которые трудно моделировать традиционным математическим и физическим моделированием. Например, можно экспортировать модели крутящего момента, расхода топлива и выбросов (таких как HC, CO, NOx и CO2) для моделирования и выполнения компоновки трансмиссии, экономии топлива, производительности и выбросов для улучшения выбора компонентов трансмиссии, управления, связанного с управляемостью, и управления, связанного с выбросами. Поскольку ключевые физические компоненты модели были получены на основе измеренных данных о производительности двигателя, ваши модели дают более точные результаты, чем подробные физические модели из теории, которые не отражают полного физического явления реальной системы.

Вы также можете уменьшить длительные или вычислительно интенсивные симуляции, создав точную статистическую суррогатную модель существующей детализированной высокоточной модели двигателя. Например, этот тулбокс можно использовать для создания точных и быстродействующих моделей из сложных моделей или подсистем Simulink в интересующем пространстве проектирования. Статистический суррогат может заменить сложные подсистемы в Simulink, чтобы ускорить время моделирования.

Тестирование в режиме HIL

Модели Model-Based Calibration Toolbox, экспортируемые в Simulink, могут использоваться при моделировании в реальном времени с помощью аппаратных средств для обеспечения быстрой и точной симуляции модели с подключением датчиков, ECU и исполнительных механизмов. Поскольку разработка моделей в этом тулбоксе использует методический процесс, вы можете сгладить узкие места, связанные с разработкой модели объекта для HIL. Это, в свою очередь, приведет к более ранней проверке алгоритмов, работающих на ECU.

Услуги

Продукты

Simulink

MATLAB