KIMM为移动港口开发了基于原型Maglev的防盗系统

挑战

构建用于稳定移动港的原型反动脉系统

解决方案

使用基于模型的设计来设计和模拟控制器,原型硬件和生成实时控制代码

结果

  • 开发时间减少了70%
  • 潜在的原型成本为20,000美元或更多
  • 对设计性能的信心增加了

“我们在三个月内完成了基于模型的设计的原型。我们通过使用集成环境来模拟控制器和物理系统的集成环境来节省几个月的开发时间,将它们一起模拟,生成代码,并创建一个完美的硬件原型。“

Cheol Hoon Park,韩国机械和材料研究所
基于Kimm的基于原型Maglev的移动港口的防盗系统。

韩国正在调查移动港口的可行性:平台,使得卸载集装箱船附近没有深水港口的城市。挑战是稳定海浪中的平台,使容器可以安全且快速地卸载。

韩国机械和材料研究所的研究人员(KIMM)开发了一个小型原型的防盗系统原型,以评估使用Maglev和主动大规模驾驶员(AMD)技术稳定移动港的可行性。系统滑动质量侧向侧以抵消波浪的力。研究人员使用基于模型的设计设计和实现了原型的控制器。

“使用基于模型的设计,我们优化了设计,准确地预测了它的表现,”Kimm高级研究员Cheol Hoon Park说。“在模拟控制器模型后,我们直接移动到硬件实现,相信我们拥有最好的设计。”

挑战

KIMM研究人员需要评估基于双稗的移动港平台的激励系统。系统需要两个互补控制器。首先在Maglev子系统中管理磁体和轨道之间的间隙,从间隙传感器采用输入并将控制信号发送到Maglev电流驱动器。第二位置质量,取自倾斜和质量位置传感器的输入并将控制信号发送到线性驱动电动机。

KIMM项目通常需要一到三年,但是,防盗系统必须在短短三个月内完成。“随着侵略性的时间表,我们只有一个原型的时间,所以设计必须是第一次是正确的,”公园说。“此外,没有时间为控制器和物理系统集成不同的建模和仿真工具。”

解决方案

Kimm使用Matlab.®,s万博1manbetximulink.®以及其他几种产品设计,模拟和实施反向系统s manbetx 845的实时控制器,并演示了工作原型。

Park将移动码头平台的SolidWorks组装转换为Simscape Multibody™模型,包括单摩兰的缩小版本的单米宽的横截面。公园使用Simscape Multibody来模拟AMD系统。

AMD系统模型的模拟使能Park以确定抵消双体船的运动需要多大质量。

Park开发了Maglev和A万博1manbetxMD控制器的Simulink型号。然后,他使用双体模型执行闭环模拟,以验证控制算法的功能。

使用Simu万博1manbetxlink设计优化和优化工具箱,公园调整设计参数,包括AMD的速度和线性电机的尺寸,提高系统性能。

“在Simulink和Simsc万博1manbetxape Multibody中的模拟表明,群众不需要尽快移动,所以我修改了线性电机的规范,”公园说。

Park使用了对优化设计的模拟,以显示KIMM在硬件实施之前系统执行系统的管理者和利益相关者。

他使用Simul万博1manbetxink Coder™从Simulink控制器模型生成C代码。他使用Simulink Real-Time™实时执行代码,该方法在带有I / O万博1manbetx板的PC / 104计算机上运行,​​为原型双体硬件提供模数转准和数模接口。

初步实验表明,AMD的控制器完美无瑕。用于Maglev的控制器需要对增益进行微小的调整。在此调谐完成后,原型控制器在大约5秒内使用4.1千克质量成功地稳定了118千克双体横截面。

使用原型的实验表明,难以产生足够的电力来推动计划移动港口所需的质量。然而,KIMM研究人员还了解到,稳定技术致力于为较小的船只(如游艇和起重机)和BipeDal行走机器人商业化的机会。

结果

  • 开发时间减少了70%。“如果没有基于模型的设计,它将需要10个月或更长时间才能开发控制器和硬件原型,”公园说。“通过模拟和优化系统和从控制器模型生成代码,我们在不到三个月内完成了该项目。”

  • 潜在的原型成本为20,000美元或更多。“通常,在开发期间需要对原型的重大修改,”Notes Park“。“对于这个项目,实际硬件的性能与Maglev系统的Simulink模型的模拟结果匹配,因此我们无需修改测试系统。万博1manbetx消除多种原型节省时间和 - 当原型成本为20,000美元到30,000美元时,因为这项项目所做的 - 显着降低成本。“

  • 对设计性能的信心增加了。“模拟结果在系统实际性能的约10%内,”公园说。“这种准确性令人印象深刻,它给我们带来了很大的信心,我们的设计一旦在Simulink中验证,就会按预期工作。”万博1manbetx