用户故事

阿尔斯通为安全临界功率变换器控制系统生成生产代码

挑战

设计并实现有轨电车、地铁和铁路的实时功率转换和控制系统

解决方案

使用MathWorks工具进行基于模型的设计,以设计,模拟和自动生成安全关键交通系统的生产代码

结果

  • 开发时间减少50%
  • 生成和认证的无缺陷,安全关键代码
  • 建立共同的语言

“我们使用MathWorks工具在一年内设计、测试、修改和实现了永磁驱动的控制系统。考虑到我们现有的资源,如果没有MathWorks工具,就不可能按时交付。”

汉Geerligs,阿尔斯通
Pendolino倾斜列车。

电源转换器用于电车,METRO和列车是精致的,安全关键的系统需要努力,实时响应。作为铁路运输产品,服务和系统的世界领先供应商,Alstom传输依赖于Mathworks工具来s manbetx 845设计,模拟和实施支持世界能源和运输基础设施的其他同样复杂的系统。万博1manbetx

使用MathWorks工具,阿尔斯通的工程师为他们的嵌入式实时电力转换系统和能源管理控制系统建模并自动生成无缺陷的生产代码。

“MathWorks工具使我们能够控制每一行代码,并且生成的代码是可读的,快速,紧凑的,”Alstom的高级工程师汉山Geerligs解释说明。“此外,MathWorks工具是行业标准,具有广泛的包装和广泛支持嵌入式目标。”万博1manbetx

挑战

阿尔斯通工程师需要设计能量管理控制和功率变换器控制,以满足严格的性能要求,以亚毫秒的延迟。

“10到20微秒的延迟太多了,因为我们的周期大约是200微秒,”Geerligs解释道。“我们也有复杂的多处理器模型,可以让DSP运行中断进程,Power-PC CPU使用多速率进程。”

此外,阿尔斯通的工程师还使用了不同的工具进行算法开发、建模和仿真。此外,这些工具不提供任何自动代码生成功能,所以他们必须手工编写代码。

“我们的工具还没有整合,所以我们花了很多时间编写转换工具。因为我们没有办法自动生成代码,所以我们只能设计、制定规范,然后手工编写代码,”Geerligs回忆道。“从规范到实现花了很长时间。没有快速的原型,编写文档需要更长的时间,我们缺乏对整个工作的概述,并且很难快速执行更改。”

解决方案

在评估了几个商业软件包后,阿尔斯通选择了MathWorks工具进行基于模型的设计。阿尔斯通的工程师使用这些工具来设计、模拟和自动生成代码,其中包括为捷克铁路公司的Pendolino倾斜列车设计的有轨电车控制系统和能源管理系统。

在设计阶段,工程师使用Simulink万博1manbetx®、Simscape Electrical™和statflow®来发展他们的控制系统。

“万博1manbetxSimulink可以轻松地从设计的一部分传输功能,或者将时间从定时更改为中断驱动的时间,同时保持效率,”Geerligs说。“如果没有Simulink,那种主要的设计变化将非常困难。”万博1manbetx

工程师使用Simscape Electric来模拟系统的电气部件,包括电力电子元件以及电阻器,电容器和电感器。

使用statflow,团队对监控控制和控制系统状态建模,包括启动、减速和错误处理。在statflow中还实现了功率转换控制与系统中央故障处理单元之间的通信协议。

“州流的巨额架对故障处理特别有用。当我们在代表处发生故障时,我们将一行中出来的巨额,州流确保它总是正确处理,”Geerligs说。

阿尔斯通团队使用的是MATLAB®从光纤接口和范围的预处理数据进行仿真。他们还使用MATLAB报告并验证模拟结果。GEERLIGS使用MATLAB使用控制系统工具箱™来创建和分析BODE图并开发经典控制算法。

在Simulink和StateFlow中模拟系统后,该团队使用万博1manbetx了Simulink Coder™和嵌入式编码器®自动生成可用于生产的代码。他们将代码与许多实时操作系统集成,包括Microware 0S-9和风河公司的OSEKWorks。

阿尔斯通的工程师在各个项目中重复使用他们的模型。“MathWorks工具帮助我们定义设计模式,并在库中共享这些知识,”Geerligs解释说。“例如,在有轨电车项目和能源管理项目之间共享故障处理和电气建模。”

结果

  • 开发时间减少50%.“我们用手编码的一个项目需要2000小时。使用Simulink和StateFlow,我们在1000小时内重复该项目,万博1manbetx”Geerligs解释说。“此外,从设计完成到我们的第一个原型的时间已从三个月减少到不到一小时。现在,需要18个月的项目现在与MathWorks工具一年内完成。”

  • 生成和认证的无缺陷,安全关键代码.“我们从来没有在MathWorks工具自动生成的代码中发现任何缺陷,”Geerligs说。“当阿尔斯通向捷克铁路公司交付Pendolino列车时,铁路应用程序是第一个自动生成代码以获得TÜV认证的应用程序。”

  • 建立共同的语言.“拥有一种共同的语言来交流对我们来说非常重要。尽管每个人都从自己的角度看待模型,但我们知道我们谈论的是同一件事,”格里格斯解释道。“我们使用Sim万博1manbetxulink与英国、法国、意大利和西班牙的团队交换模型、分享知识和想法。”