滑铁卢大学使用基于模型的设计开发获奖的燃料电池技术
挑战
解决方案
结果
- 便捷的沟通
- 大量的设计时间节省
- 创新技术
“如果没有Simu万博1manbetxlink，我认为没有任何方法可以广泛地开发出相同细节或基于模型的设计的可执行规格。”
马修·史蒂文斯（Matthew Stevens），滑铁卢大学
挑战X是一项由通用汽车和美国能源部赞助的比赛，挑战了17名北美学生团队重新设计了雪佛兰Equinox，以减少排放和燃油消耗而不牺牲车辆性能或安全性。
滑铁卢大学的替代燃料团队（UWAFT）在三年比赛的第一年以其燃油供电的车辆设计赢得了第一名。UWAFT还赢得了基于模型的设计奖，以创建，模拟和分析车辆设计和子系统控制模型，获得了基于模型的设计奖。
UWAFT教师顾问Roydon Fraser教授说：“我们是唯一在动力总成中使用燃料电池的团队。”“用于基于模型设计的Mathworks软件不仅减少了我们团队原型制作和模拟我们的车辆系统设计所花费的时间，而且还使我们能够建立燃料电池技术的生存能力。”
挑战
挑战的第一年X着重于车辆设计。参与者必须在10个月内使用基于模型的设计来完成动力总成设计和测试，并且必须提交五个主要报告。
滑铁卢大学团队寻求设计软件，使他们能够在整个项目中使用基于模型的设计 - 从需求捕获到实施。该软件必须通过促进模型重用来加速控制策略的制定。还必须快速学习并使团队成员能够轻松分享工作。
解决方案
UWAFT队长Matthew Stevens说：“ Mathworks工具使我们能够模拟各种动力总成，开发准确的植物模型，测试控制策略并验证总体设计。”
数学工程在MATLAB提供了培训®，S万博1manbetximulink®，状态流®和PSAT，这是一个基于Simulink的建模程序。万博1manbetx史蒂文斯评论说：“拥有快速学习曲线的产品或学生已经接受了培训对团队的成功至关重要。”“ Mathworks工具可以在设计过程中用于多个阶段，从而最大程度地减少了学生需要学习的软件程序的数量。”
UWAFT开发了400多个PSAT模拟，以比较燃料，技术和动力总成尺寸。优化工具箱™和实验的复杂设计使他们能够了解组件大小和车辆性能之间的关系，然后确定最佳动力总成。
他们使用Simuli万博1manbetxnk开发了燃料电池电源系统的植物模型，其中包括发动机，电池，燃料电池和DC/DC转换器。
MATLAB，S万博1manbetxIMULINK，StateFlow和Control System Toolbox™使他们能够开发混合控制策略（HCS），该策略确定了来自燃料电池的功率量。MATLAB帮助他们在特定的驱动周期中找到了燃料电池和电池之间功率的最佳拨款。
DC/DC转换器可增强燃料电池电压并控制燃料电池的功率。SIMSCAPE Electrical™用于对电路进行建模，该电路由PI控制器控制。该团队使用Bode图和MATLAB中的极点零地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器和其他组件的值和评级。
由于燃料电池打开和关闭，它会产生不连续的功能，很难使用传统方法来优化。为了找到最佳的控制基准测试，因此UWAFT使用了全局优化工具箱，该工具箱不需要连续。他们还使用深度学习工具箱™来对燃料电池堆栈中膜的水合进行建模。
团队使用了嵌入式编码器®在整个车辆中瞄准UWAFT卫星控制器，以使用嵌入式控制器进行靶向快速原型。
他们目前正在测试动力总成组件，完善车辆控制策略，将高级燃料电池整合到车辆中，并研究减轻重量的可能性。
史蒂文斯说：“我们绝对有兴趣在整个比赛中使用其他Mathworks产品，并希望在许多其他项目中我们的未来职业生s manbetx 845涯。”
结果
便捷的沟通。MATLAB和SIMULINK万博1manbetx环境通过使团队成员能够轻松交换快捷方式和提示，并将其模型和结果互相发送给彼此以进行进一步工作，从而提高了效率。
大量的设计时间节省。史万博1manbetx蒂文斯指出：“尤其是Simulink允许UWAFT使用基于模型的设计比较四种不同的燃料，并在不到10个月的时间内设计了强大的燃料燃料电池式运动车辆和控制策略，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，可能会花我们直到三年竞赛结束，仅仅完成第一年就完成所需的工作！”
创新技术。史蒂文斯说：“我们认为，我们的最终产品将是学生设计的第一款燃料电池工具，在当今的车辆中提供性能竞争力，同时实现未来的里程和效率需求。”
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