“如果没有Simu万博1manbetxlink，我不相信有任何方法能够将可执行规范开发到相同的细节级别，或者如此广泛地使用基于模型的设计。”
马修·史蒂文斯，滑铁卢大学
挑战赛X是由通用汽车和美国能源部赞助的一项竞赛，要求17个北美学生团队对雪佛兰Equinox进行重新设计，以在不牺牲车辆性能和安全的前提下减少排放和燃料消耗。
滑铁卢大学替代燃料团队(UWAFT)在为期三年的比赛的第一年凭借他们的燃料电池动力汽车设计赢得了总冠军。UWAFT还因在为车辆设计和子系统控制创建、仿真和分析模型方面的杰出成就获得了MathWorks跨界模型设计奖。
“我们是唯一一个在动力系统中使用燃料电池的团队，”UWAFT教师顾问罗伊登·弗雷泽教授说。MathWorks基于模型的设计软件不仅减少了我们团队原型和模拟汽车系统设计的时间，而且使我们能够建立燃料电池技术的可行性。”
挑战X的第一年专注于车辆设计。参赛者必须使用基于模型的设计，在10个月内完成动力系统设计和测试，并提交5份主要报告。
滑铁卢大学的团队寻找能够使他们在整个项目中使用基于模型的设计的设计软件——从需求获取到实现。软件必须通过促进模型重用来加速控制策略开发。它还必须能够快速学习，并使团队成员能够轻松地共享工作。
“MathWorks工具使我们能够模拟各种动力系统，开发精确的工厂模型，测试控制策略，并验证总体设计，”UWAFT船长Matthew Stevens说。
MathWorks提供了MATLAB的培训®,仿万博1manbetx真软件®, Stateflow®，以及基于Simulink的建模程序PSAT。万博1manbetxStevens评论道:“拥有一个具有快速学习曲线或学生已经接受过培训的产品对团队的成功至关重要。”MathWorks工具可以用于设计过程的多个阶段，最大限度地减少学生需要学习的软件程序数量。”
UWAFT开发了400多个PSAT模拟来比较燃料、技术和动力系统尺寸。优化工具箱™和复杂的实验设计使他们能够理解部件大小和车辆性能之间的关系，然后确定最优的动力系统。
他们使用Simuli万博1manbetxnk开发了燃料电池动力系统的工厂模型，其中包括发动机、电池、燃料电池和DC/DC转换器。
MATLAB、S万博1manbetximulink、statflow和Control System Toolbox™使他们能够开发混合控制策略(HCS)，这决定了来自燃料电池的功率。MATLAB帮助他们找到了在特定的驱动周期内燃料电池和电池之间的最佳功率分配。
DC/DC变换器提高燃料电池电压并控制来自燃料电池的电源。使用Simscape Electrical™对电路建模，该电路由PI控制器控制。该团队使用MATLAB中的波德图和零极点图研究了电路的频率响应和稳定性。仿真使他们能够验证正确的操作，确定电路效率，并计算电感和其他元件的值和额定值。
由于燃料电池的开关，它产生了一个不连续的功能，很难用传统方法进行优化。为了找到最优的控制基准，UWAFT因此使用了全局优化工具箱，它不要求函数是连续的。他们还使用了深度学习工具箱™来模拟燃料电池堆中膜的水合作用。
该团队使用了Embedded Coder®在整个飞行器中以UWAFT卫星控制器为目标，使用嵌入式控制器进行目标上的快速原型设计。
他们目前正在测试动力总成组件，改进车辆控制策略，将先进的燃料电池集成到车辆中，并研究减轻重量的可能性。
史蒂文斯说:“在整个比赛过程中，我们肯定有兴趣使用其他MathWorks产品，并希望在未来的许多其他项目中使用s manbetx 845。”
轻松的交流．MATLAB和Simulink万博1manbetx环境提高了效率，使团队成员能够轻松地交换快捷方式和提示，并通过电子邮件相互发送模型和结果以进行进一步的工作。
节省大量设计时间．史万博1manbetx蒂文斯指出:“Simulink尤其允许UWAFT使用基于模型的设计(Model-Based Design)来比较四种不同的燃料，并在不到10个月的时间内设计出一款强大的燃料电池运动型多功能车(suv)和控制策略，包括训练时间，这是一个真正令人难以置信的壮举。”“如果没有Simu万博1manbetxlink，我们可能要等到三年竞赛结束，才能在第一年完成要求的工作!”
创新技术．史蒂文斯说:“我们相信，我们的最终产品将是第一辆学生设计的燃料电池汽车，在性能上与今天的汽车相比具有竞争力，同时实现未来的里程和效率需求。”
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