Powertrain Blockset
Powertrain Blockset предоставляет полностью собранные эталонные модели автомобильных силовых агрегатов, включая бензиновые, дизельные, гибридные и электрические системы.
ДокументацияPowertrain Blockset содержит библиотеку компонентов для моделирования подсистем двигателя, узлов трансмиссии, тяговых двигателей, аккумуляторных батарей и моделей контроллеров. Powertrain Blockset также включает в себя модель динамометра для виртуального тестирования. Поддержка файлов MDF обеспечивает стандартный интерфейс для инструментов калибровки и импорта данных.
Powertrain Blockset предоставляет стандартную архитектуру модели, которая может быть повторно использована на протяжении всего процесса разработки. Её можно использовать для анализа компромиссов проектирования и размеров компонентов, оптимизации параметров управления и полунатурного тестирования (HIL). Можно настроить модели, параметризовав компоненты эталонного приложения собственными данными или заменив подсистему собственной моделью.
Ключевые возможности
- Полностью собранные модели для бензиновых, дизельных, гибридных и электрических силовых установок
- Библиотеки компонентов двигателя, трансмиссии, тягового двигателя и батареи
- Базовые контроллеры для подсистем трансмиссии
- Стандартные данные ездовых циклов, включая FTP 75, NEDC и JC08
- Модель динамометра двигателя для виртуальной калибровки и испытаний
- Поддержка MDF файлов для импорта калибровочных данных
Эталонные приложения
Powertrain Blockset предоставляет набор полностью собранных эталонных приложений, в том числе бензиновых, дизельных, а также гибридных и электрических систем автомобиля, в качестве отправной точки для вашей модели силового агрегата. Чтобы смоделировать силовой агрегат для проекта, можно выбрать эталонное приложение на основе типа силового агрегата. Каждое эталонное приложение включает модели объекта управления, регуляторы, модели водителя и данные о ездовом цикле.
Эталонные приложения поставляются с конфигурацией проектов Simulink. Проекты Simulink обеспечивают управление и контроль версий файлов моделей верхнего уровня, файлов моделей компонентов и сценариев.
SimulinkСистемная модель, адаптированная к вашему проекту
Эталонные приложения служат отправной точкой для системной модели. Чтобы адаптировать эталонное приложение к проекту силового агрегата, параметризуйте компоненты в эталонном приложении, используя данные из специализированных инструментов, с испытательного стенда или транспортного средства. В зависимости от приложения и конфигурации силового агрегата может потребоваться выбрать тип моделей компонентов и дополнительно настроить модель системы.
Библиотека компонентов в Powertrain Blockset предоставляет блоки физических систем и контроллеров для таких компонентов как:
- Двигатель
- Трансмиссия
- Коробка передач
- Хранение энергии
- Продольная динамика транспортного средства
- Данные по ездовому циклу и модель водителя
Все модели в Powertrain Blockset, включая эталонные приложения и компоненты в библиотеке, полностью открыты для настройки. Проекты Simulink можно использовать для управления вариантами моделей, включая выбор вариантов, управление версиями и сравнение.
Картографические и динамические модели двигателей внутреннего сгорания
Powertrain Blockset предоставляет два типа моделей двигателей внутреннего сгорания: картографические и динамические. Картографические двигатели представляют поведение мотора на высоком уровне в виде набора интерполяционных таблиц (карт) — учитывающих крутящий момент, расход топлива, массовый расход воздуха, температуру выхлопных газов, КПД и выбросы - в зависимости от заданной нагрузки и измеренных оборотов двигателя. Динамические модели двигатели раскладывают поведение двигателя на отдельные компонентные модели, которые учитывают динамику двигателя, прежде всего впускной воздушный поток и динамику турбокомпрессора.
Вы можете переключаться между типами моделей двигателей на основе вашего приложения. Динамические модели двигателей подходят для проектирования алгоритмов управления, оценки и диагностики, зависящих от состояний динамической подсистемы, например, при разработке алгоритмов управления составом смеси с замкнутым контуром. Картографические модели двигателей подходят для анализа и проектирования, которые не требуют динамических характеристик подсистемы двигателя, например, в анализе соответствия двигателя и трансмиссии требованиям по экономии топлива, выбросов и компромиссов производительности.
Как бензиновые, так и дизельные модели двигателя поддерживают запуск в реальном времени для полунатурного тестирования (HIL).
Что такое аппаратно-программное моделирование?Электрифицированные компоненты силового агрегата
Powertrain Blockset включает в себя эталонные приложения для распространенных электрифицированных силовых агрегатов, таких как электрические и многорежимные гибриды. Эти эталонные приложения открыты для настройки и параметризации, включая двигатели, генераторы и накопители энергии.
Например, можно включить эффекты переключения силовой электроники и предсказать электрические КПД и потери с помощью блоков Simscape Electrical.
Встроенные модели контроллера
Powertrain Blockset предоставляет простые модели контроллеров для подсистем, включая двигатели внутреннего сгорания, трансмиссии и электродвигатели. Эти модели контроллеров служат двум основным целям.
Во-первых, модели контроллера завершают системную модель силового агрегата. Это важно, например, при тестировании взаимодействия контроллера трансмиссии с другими системами в автомобиле. Включив контроллер двигателя с моделью двигателем в модель системы, можно воспроизвести взаимодействие между трансмиссией и двигателем во время события переключения передачи во время симуляции.
Во-вторых, встроенные модели контроллеров служат отправной точкой для разработки контроллера, поэтому вам не нужно создавать его с нуля. Модели регулятора основаны на общих практиках в индустрии и используют самые последние возможности в Simulink.
Пользовательские модели контроллеров
Модели контроллера в каждом эталонном приложении разработаны модульным и иерархическим образом. При разработке собственных контроллеров можно заменить каждый компонент встроенного контроллера. С помощью этого метода можно использовать эталонную модель приложения в качестве виртуального динамометра или виртуального автомобиля для пошагового тестирования контроллера. Вы начинаете с одного компонента за раз, а затем группируете модели компонентов в более полную модель контроллера для тестирования интеграции с моделью объекта управления.
Встроенные наблюдатели
Встроенные наблюдатели широко используются в системах управления для устранения датчика или для реализации виртуального датчика, когда физический датчик не может быть использован. Контроллеры двигателя внутреннего сгорания включают наблюдателей состояний для оценки крутящего момента, температуры отработавших газов, рециркуляции отработавших газов, противодавления, расхода воздуха, давление в коллекторе, состава смеси и нагрузки двигателя. Вы можете использовать эти компоненты модели при разработке собственной оценки, снижая первоначальные затраты на проектирование и архитектуру. Кроме того, эти оценки идентичны их соответствующим подсистемам внутри моделей двигательной установки. Следовательно, после параметризации модели двигательной установки значения параметров могут быть автоматически использованы для оценки. Модели оценки предназначены для реализации в блоке управления двигателем (ECU) с использованием Embedded Coder.
Анализ компромиссов проектирования системы
В дополнение к проектированию и тестированию контроллера можно использовать эталонные приложения для исследований компромиссов проектирования силового агрегата, таких как выбросы, экономия топлива и производительность. Блоки двигателя используют данные, которые легко доступны от поставщиков компонентов, что делает их пригодными для первоначального анализа компромиссов. Для учета динамических воздействий на силовую установку в компромиссных исследованиях можно использовать динамические двигатели и моторные блоки, например, в исследованиях, требующих влияния турбокомпрессора или алгоритмов управления электродвигателем.
Проектные исследования компромиссов часто требуют десятков тысяч запусков симуляции. Вы можете использовать MATLAB для автоматизации симуляций и анализа результатов. Расширенные функции оптимизации в Optimization Toolbox позволяют автоматически находить оптимальный набор параметров проектирования. Чтобы сократить общее время моделирования, можно использовать Parallel Computing Toolbox для развертывания моделирования системы силового агрегата на вычислительном кластере.
Развертывание для полунатурного тестирования (HIL)
Для поддержки потребностей HIL тестирования, модели должны соблюдать баланс между точностью и скоростью моделирования. Блоки в Powertrain Blockset обеспечивают детализацию, необходимую для захвата важных физических эффектов (раскрутка турбокомпрессора, динамика заполнения и опустошения коллектора, динамика трансмиссии и т.д.), при этом сохраняя высокую производительность симуляции и быстрое выполнение в реальном времени. В эталонных приложениях для HIL тестирования можно использовать как динамические, так и картографические модели двигателей. Это позволяет начать с эталонного приложения, адаптировать данные в соответствии с вашими потребностями, а затем запустить HIL тестирование с вашим контроллером.
HIL тестированиеИзменение существующих подсистем
Powertrain Blockset предоставляет блоки для различных автомобильных подсистем. Тем не менее, может потребоваться настроить одну из подсистем для захвата определенной интересующей динамики. Блоки открыты и документированы, так что вы можете изменять библиотеки в соответствии с вашими потребностями. Например, можно скопировать блок цилиндров из блока бензинового двигателя и добавить дроссель, чтобы зафиксировать влияние на динамику впуска и выпуска воздуха. Вы можете включить новый блок цилиндров в качестве дополнительного варианта подсистемы в эталонное приложение, создавая конфигурации транспортного средства с двигателем по умолчанию или собственной версией.
Интеграция с Simscape
Эталонные приложения в Powertrain Blockset позволяют тестировать пользовательские модели для отдельных компонентов путем замены встроенных подсистем на собственный вариант. Например, можно построить модель трансмиссии на основе физических соединений с помощью Simscape Driveline и Simscape Fluids, а затем поместить ее в модель транспортного средства с замкнутым контуром из набора Powertrain Blockset. Соединение нестандартных конструкций с блоком трансмиссии позволяет осуществлять всестороннее испытание на системном уровне. Повторное использование структуры эталонного приложения ускоряет настройку и выполнение тестов подсистемы, обеспечивая гибкость для адаптации модели автомобиля к вашим конкретным потребностям.
