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Wärtsilä使用生产代码生成加速发动机控制开发

挑战

为大型柴油和燃气发动机开发嵌入式控制,降低排放,提高性能和可靠性

解决方案

使用MathWorks基于模型的设计工具来设计、测试和自动生成创新控制器软件的嵌入式代码

结果

  • 可重用模型
  • 快20%的代码
  • 生产率提高200-300%

“现代控制功能的开发是出了名的有问题,通常需要进行大量的发动机测试。万博1manbetxSimulink和Embedded Coder让我们能够在开发过程的早期设计和优化功能,从而节省了大量昂贵的引擎测试。”

约翰·彭萨,Wärtsilä
瓦锡兰发动机。
瓦锡兰发动机。

能源生产和船舶推进作为大型柴油和燃气发动机的主要市场领域,正面临着设计更清洁、更高效发动机的环境和商业挑战。作为世界上第一家在大型燃油柴油发动机上使用共轨电子燃油喷射的制造商,Wärtsilä处于嵌入式系统创新的前沿。这一创新的关键是他们的发动机控制软件,由控制战略家、软件工程师和硬件设计师团队开发,以减少排放,提高性能,并确保可靠性。

然而,随着他们的引擎软件的规模和复杂性的增长,Wärtsilä的手动c代码方法阻碍了他们的工程团队制定清晰的规格和有效的沟通。Wärtsilä使用基于模型的设计的MathWorks工具,使用建模和仿真采用了更自然的范例。

Wärtsilä自动化专家Ari Saikkonen解释说:“具有可执行规范和自动代码生成的符号编程对于为我们的发动机控制开发复杂的嵌入式软件是必要的。“万博1manbetxSimulink和Embedded Coder是我们应用基于模型的设计的核心工具,并已成功应用于我们的生产项目。”

挑战

先进的控制策略越来越多地应用于所有发动机系统,特别是新兴技术领域。分布式发电环境将客户的工厂与电网问题隔离开来,现在严重依赖软件来提高电力质量和可靠性。基于天然气的发动机系统也越来越受欢迎,完全依赖电子设备来控制发动机性能。

Wärtsilä需要一个经过验证的嵌入式软件开发过程来设计这些新策略,保持高系统可靠性,并满足上市时间需求。为了采用这个新过程,他们需要提供可执行图表和自动代码生成的符号设计工具。这些工具还需要在其正式的开发过程中工作,其中包括严格的验证和验证。

Saikkonen表示:“基于c语言的开发非常困难,需要进行太多的引擎测试。“我们需要一个集成的动态模拟来测试应用程序与详细的软件模型,以达到如此高的精度,当应用程序首次在真实的引擎上运行时,几乎没有问题。”

解决方案

在评估了几个选项后,Wärtsilä选择了Simulink万博1manbetx®设计和模拟他们的系统模型和嵌入式编码器®从模型自动生成生产代码。这种方法使他们能够轻松地从设计过渡到实现,并在早期开发阶段验证和验证模型,满足积极的发布计划,并通过执行更少的现场引擎测试来降低开发成本。

Wärtsilä自动化s manbetx万博1manbetx 845专家Tom Kaas解释说:“MathWorks产品通过实现阶段支持设计,并覆盖了测试阶段的重要部分。”MathWorks工具提供了一个完整的控制系统开发包——而不仅仅是一个点解决方案。”

Wärtsilä工程师使用MathWorks工具进行基于模型的设计,使用分层框图和状态机来构造和表示复杂的函数和算法。他们详细并改进了这些图,以包括软件设计信息,例如数据类型、功能分区和示例时间信息。

工程师们使用Simulink对万博1manbetxPID控制、燃油限制器和前馈控制等控制律功能进行建模。状态流帮助他们设计了逻辑驱动的状态机,比如模式转换。使用Simu万博1manbetxlink和Stateflow, Wärtsilä创建了一个完整的组件库,作为广泛应用程序的实现基础,例如速度/负载控制器。使用模型组件,工程师可以快速组装和管理大型应用程序。

有了这个模块和模型的基础,Wärtsilä可以轻松而系统地发展后续的开发项目,不再从头开始创建新的应用程序。使用螺旋式开发方法,工程师首先确定业务需求,并在最初的生产版本发布后很长时间内继续维护应用程序。通过基于MathWorks工具的基于模型的设计,迭代更容易执行,因为设计更清晰,并且与实现相匹配。

“使用Simulink和Embedd万博1manbetxed Coder的结果令人印象深刻,”Kaas说。“我们已经在软件开发指标的各个方面看到了显著的改进:质量、效率和工程时间。”

Wärtsilä的速度/负载控制器现在已经投入商业使用。他们现在正在积极开发基于MathWorks工具的几个新的生产软件应用程序。

结果

  • 可重用模型.Kaas说:“我们在第一个项目中满足了所有的目标,并为未来的项目建立了可重用模型的坚实基线。”

  • 快20%的代码.Saikkonen指出:“自动生成的代码在RAM、ROM和执行速度方面都优于手动代码。”“我们估计代码大小将减少30%,CPU执行时间将减少近20%。”

  • 生产率提高200-300%.Saikkonen说:“由Simulink和Embedded Coder提供的更高的抽象、改进的结构和自动生产代码使我们的生产力提高了2-3倍。”万博1manbetx

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