Systemkonzept eines modularen HiL-Systems für modellbasierte Funktionsentwicklung fahrzeugmechatronischer Systeme

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1 Systemkonzept eines modularen HiL-Systems für modellbasierte Funktionsentwicklung fahrzeugmechatronischer Systeme Workshop der ASIM/GI-Fachgruppen, 09./ , Ulm Prof. Dr.-Ing. X. Liu-Henke M.Eng. M. Göllner Dr.-Ing. R. Buchta M.Eng. F. Quantmeyer M.Eng. H. Tao

2 Inhalt 1 Einleitung und Motivation 2 Grundlagen der Fahrsimulation 3 Mechatronische Entwicklungsmethodik 4 Systemkonzept 5 Realisierung und Anwendung 6 Resümee Marian Göllner 2

3 Einleitung und Motivation Anforderungen, Lastenheft Fahrdynamikmodell Model-in-the-Loop (MiL) Regelalgorithmen Messung Validierung Fahrdynamikmodell Software-in-the-Loop (SiL) Generierter Code Echtzeitfähiges Fahrdynamikmodell Hardware-in-the-Loop (HiL) Teilkomponenten Marian Göllner

4 Einleitung und Motivation Visualisierung HMI Bewegungsplattform Hexapoden Marian Göllner

5 Systemkonzept Einsatzaspekte des Simulators Fahrsimulation Koppelbarkeit Anregungseinheit Marian Göllner

6 Grundlagen der Fahrsimulation Umwelt Fahrer Fahrzeug Verkehrsumgebung Straßennetz Straßenverlauf Verkehr Fahrbahn Informationsaufnahme und Verarbeitung Navigation Soll Route Antizipation Sollkurs, -geschw. Stabilisierung Primäre Eingabe Mensch-Maschine-Schnittstelle Fahrdynamik Fahrwerk, Bremse Lenkung, Reifen Antriebsstrang FAS Sonstiges Karosserie Sicherheit Innenraum Beleuchtung Umleitungen Nicht aufgabenbezogenes Verhalten Störungen Witterung Straßenschäden Sekundäre, Tertiäre Eingaben (Radio, Klima, etc) Bewegung Haptik, Optik Ist-Position Ist-Geschwindigkeit Standort Fahrzeit Marian Göllner

7 Mechatronische Entwicklungsmethodik Anforderung/ Spezifikation HiL Integration/Test Target-HW Modellbildung physikalisches Modell mathematisches Modell Implementierung/Test Implementierung/Test RCP-HW SiL Reifegrad Informationsverarbeitung Analyse/ Identifikation Modell Basis für Synthese und Test Analyse/Test Synthese MiL Host-PC Marian Göllner

8 Systemkonzept Hardwarekomponenten und Vernetzung HiL- Prüfstände Closed-Loop Fahrsimulator HiL Prüfstand Elektr. Antriebsstrang ECU Antrieb Leitstellenrechner Visualisierung (Monitor) Visualisierungsrechner HiL Prüfstand Aktive Lenkung ECU Lenkung Echtzeit-Informationsverarbeitung I/O-Boards CAN, AD, DA, DIO, PWM dspace DS 1007 Processor Board SW: Traffic/ Environment Model SW: Vehicle Model dspace Ethernet Interface Ethernet MMI Aktorik (Cockpit) Bewegungsplattform 6 DoF HiL Prüfstand Aktive Federung ECU Federung Human-Machine-Interface Regler Lokaler Regler Hexapod Marian Göllner

9 Systemkonzept Softwarevernetzung Interaktion Soll Vorgabe Lenkung/Pedalerie Fahrzeugmodell Interaktion Force-Feedback Lenkung/Pedalerie Visualisierung Umgebungs-variablen m Fzg ψ Fzg BCS Fzg z Fzg Fzg r Wind θ Fzg y Fzg Fzg r A,HL A HL Sensorik Visualisierung Bewegung des Fahrzeugs δ Rad, Verknüpfung Fahrbahnprofil Bewegung Zustandsdaten Motion Plattform A VR δ Rad,VR z Rad,VR BCS Rad VR x Rad,VR Fzg r A,VR m Rad θ Rad,VR y Rad,VR x Fzg Fzg r Rad,VR ϕ Fzg Fzg r Rad,VL m Rad δ Rad,VL x Rad,VL MFM Lenkung Fzg r A,VL A VL z Rad, VL m Rad MFM Federung θ Rad,VL y Rad,VL BCS Rad VL MFM Antrieb Fzg r Rad,HL BCS Rad HL x Rad,HL z Rad,HL r Fzg m Rad HL x ICS θ Rad,HL z ICS y Rad,HL Akku ICS y ICS Informationsverarbeitung Aktorik Verknüpfung Reifenverhalten, Schlupf, Kräfte Bewegung Ansteuern der Motion Plattform Marian Göllner

10 Realisierung und Anwendung Marian Göllner

11 Realisierung und Anwendung Marian Göllner

12 Realisierung und Anwendung Signalverkopplung Marian Göllner

13 Resümee 1. Test von Regelsysteme in virtueller Umgebung mit Driver-in-the-Loop 2. Visualisierung (Sichtsimulation) von Zuständen einer Open-Loop Simulation 3. Einsatz leistungsfähigster Echtzeitsysteme der Fa. dspace 4. Nutzung des Hexapoden als Anregungseinheit 5. Untersuchung von Fahrerpräferenzen mithilfe von haptischen Bedienelementen zur Nachbildung eines realitätsnahen Fahrerverhaltens. Marian Göllner

14 Ende Marian Göllner 14