Übungen zu. Kraftfahrzeugmechatronik II

Transkript

1 Übungen zu Kraftfahrzeugmechatronik II

2 Software-Entwicklung nach dem V-Modell Übungen Rapid Prototyping und Target Link Quelle: Schäuffele/Zurawka Automotiv Software Engineering vieweg Verlag

3 Umsetzung der Spezifikation Übung I Übung II Simulink MicroAutoBox Target Link Modell Realität Modell / Realität Quelle: Schäuffele/Zurawka Automotive Software Engineering Vieweg Verlag

4 Einführung in Simulink Übungen zu Kraftfahrzeugmechatronik II

5 Simulink Toolbox von MATLAB Tool für numerische Simulation und modellbasierte Entwicklung dynamischer Systeme Graphische Programmierung mit Blockschaltbildern

6 Beispiel Nr. 1 Blöcke mit Ein- und Ausgängen Signale (Verbindungslinien) Quellen Operationsblöcke Senke

7 Beispiel Nr. 1 Begrenzung auf 40

8 Beispiel Nr. 2 Feder-Masse-Dämpfer-System Differentialgleichung: Auflösen nach höchster Ableitung: Vorführung

9 Beispiel Nr. 2

10 weitere Simulink-Blöcke

11 Einführung in Rapid Prototyping Übungen zu Kraftfahrzeugmechatronik II

12 Rapid Prototyping Simulink MicroAutoBox Target Link Modell Realität Modell / Realität Validation der Spezifikation Erstes Testen von neuen Algorithmen in einer Fahrzeugumgebung Quelle: Schäuffele/Zurawka Automotive Software Engineering Vieweg Verlag

13 MicroAutoBox von dspace Power PC 800 MHz, 8MB RAM, 4 MB für die Kommunikation mit dem Host-Rechner und 16 MB Flash- Speicher Analoge und digitale Ein-/Ausgänge 2 CAN Kanäle, K/L-Line oder LIN, RS232 Beherrscht Fließkommadarstellung Blocksets für Matlab/Simulink I/O Treiber CAN-Bus Konfiguration Task- und Interrupt-Verwaltung Quelle: dspace-catalog2005_microautobox.pdf von

14 Vorgehensweise Funktionsmodell in Simulink erstellen Simulationseinstellungen: Feste Zeitschrittweite, Fließkommawerte I/O Treiber Blöcke in Modell einfügen Host-Rechner mit MicroAutoBox verbinden Build Prozess starten

15 ControlDesk von dspace Steuern des Modells auf der MicroAutoBox (Start, Stop, Pause) Applizieren und Visualisieren des Modells Quelle: dspace-catalog2005_microautobox.pdf von

16 Einführung in TargetLink Übungen zu Kraftfahrzeugmechatronik II

17 Target Link Simulink MicroAutoBox Target Link Modell Realität Modell / Realität Codegenerierung für Mikrocontroller/Steuergerät Quelle: Schäuffele/Zurawka Automotive Software Engineering Vieweg Verlag

18 TargetLink von dspace Tool für C-Code-Generierung aus Blockschaltbildern voll integriert in Simulink

19 Steuerung vs. Prozess TargetLink Modellierung der Steuergerätefunktion Istgröße Steuergerät Stellgröße automatische C-Code-Generierung Prozess inkl. Aktuatoren und Sensoren Simulink Modellierung des Prozesses Simulation des Prozess-Modells

20 Steuerung vs. Prozess TargetLink-Subsystem: Enthält spätere Steuergerätefunktion Verwendung spezieller TargetLink-Blöcke Rest (Simulink): Simulation des Prozesses Verwendung normaler Simulink-Blöcke

21 TargetLink-Blöcke

22 TargetLink-Blöcke Warum spezielle TargetLink-Blöcke? Codegenerierung erfordert bzw. erlaubt zusätzliche Parametrierung: Datentypen und Variablennamen Transformation auf Festkommadarstellung (Skalierung, Integer-Überlauf, Quantisierung) Einstellungen für Code-Optimierung Kommentare für Code-Dokumentation

23 Simulationsmodi Quelle: dspace Flyer TargetLink 2005

24 Beispiel Heizungsregler einfaches Modell der Lufttemperatur eines Raums mit Heizung und Fenster Regelung der Raumtemperatur mit einem Zweipunkt-Regler

25 Beispiel Heizungsregler

26 Beispiel Heizungsregler

27 Beispiel Heizungsregler

28 Beispiel Heizungsregler

29 Beispiel Heizungsregler MIL (Model in the Loop) Solltemperatur wird erhöht Fenster wird geöffnet

30 Zahlendarstellung Temperaturbereich C PCs o.ä.: Gleitkommadarstellung (64-bit double): ± bis ±1, bei 15 geltenden Dezimalstellen Steuergeräte: Zum Teil nur Ganzzahlarithmetik (Integer) mit 8/16/32 bit Wie können dann nicht-ganze Zahlen dargestellt werden?

31 Festkommadarstellung Temperaturbereich C Trick: Skalierung (affine Transformation) d.h. Komma gedanklich verschieben und Offset berücksichtigen realer Wert = Ganzzahlvariable x Skalierungsfaktor + Offset

32 Festkommadarstellung Temperaturbereich C Beispiel: 8 bit Ganzzahlvariable (ohne Vorzeichenbit) Skalierungsfaktor = 2-5 = 1/32, Offset = 35 C x 1/ C = 35 C x 1/ C = 36 C x 1/ C = C

33 Skalierung TargetLink ermöglicht die Auslegung der Skalierung aller Signale und Parameter Skalierung ist immer ein Kompromiss zwischen Wertebereich und Genauigkeit Gefahr des Überlaufs (Integer-Overflow) Quantisierungsfehler

34 Beispiel Heizungsregler

35 Beispiel Heizungsregler

36 Beispiel Heizungsregler

37 Beispiel Heizungsregler

38 Beispiel Heizungsregler SIL (Software in the Loop) Funktion wird als C- Code ausgeführt Richtig gewählter Skalierungsfaktor für Ist- Temperatur: LSB=2-9 Temperaturverlauf stimmt mit MiL- Simulation überein

39 Beispiel Heizungsregler Falsch gewählter Skalierungsfaktor für Ist- Temperatur: LSB=2-13 Regler bekommt falschen Wert der Raumtemperatur

40 Übungstermine und -ort Jeweils von 14 bis 17 Uhr im PC-Pool des IVK Pfaffenwaldring 12, 1. Stock Übung I: Rapid Prototyping: Mo 2.6. oder Di 3.6. (oder Mi 4.6.) Übung II: TargetLink: Mo oder Di (oder Mi 25.6.) Anmeldung und Verteilung der Übungsunterlagen im Anschluss an die Einführungsveranstaltung. Die Vorbereitungsaufgaben sind vor den jeweiligen Übungsterminen zu bearbeiten! Kontakt für Rückfragen: Markus Orner, Tel.: ,