阿尔斯通生成产品代码为安全关键电源转换器控制系统

挑战

设计并实现了电车,地铁和铁路实时功率转换和控制系统

使用MathWorks工具进行基于模型的设计,以设计、模拟和自动生成对安全至关重要的运输系统的生产代码

结果

  • 开发时间削减了50%
  • 无缺陷,安全关键的代码生成和认证
  • 公共语言成立

“我们使用MathWorks工具来设计,测试,修改,并实现了永磁驱动控制系统在一年。鉴于我们所掌握的资源,这本来是不可能没有MathWorks工具按时交付这一点。”

韩Geerligs,阿尔斯通
Pendolino倾斜的火车。

在有轨电车、地铁和火车上使用的电力转换器是复杂的、安全关键的系统,需要硬实时响应。作为全球领先的铁路运输产品、服务和系统供应商,阿尔斯通交通公司依靠MathWorks工具来设s manbetx 845计、模拟和实现这些以及其他同样复杂的系统,以支持全球能源和交通基础设施。万博1manbetx

使用MathWorks工具,阿尔斯通的工程师建模和自动生成无缺陷的产品代码为他们的嵌入式实时功率转换系统和能源管理控制系统。

阿尔斯通高级工程师Han Geerligs解释道:“MathWorks工具使我们能够控制每一行代码,生成的代码可读性强、速度快、结构紧凑。”“而且,MathWorks工具是行业标准,具有广泛的包和对嵌入式目标的广泛支持。”万博1manbetx

挑战

阿尔斯通的工程师需要设计能量管理控制和电源转换器控制与亚毫秒延迟满足严格的性能要求。

“10到20微秒的延迟时间实在是太多了,因为我们的周期时间为约200微秒,” Geerligs解释。“我们也有可以运行的中断处理并使用多速率过程中电源PC CPU一个DSP复杂的多处理器的机型。”

而另外一个挑战,阿尔斯通的工程师们使用不同的工具用于算法开发,建模和仿真。此外,该工具没有提供任何的自动代码生成功能,所以他们不得不手工编写代码。

“我们的工具没有集成在一起,所以我们花了大量的时间书写转换工具。因为我们没有办法自动生成的代码,我们将设计,制造规范,然后用手码,” Geerligs回忆说。“我们花了很长的时间去从规范执行。有没有快速原型,文档需要较长的时间,我们缺乏对整个工作的概况,并快速实现变化是非常困难的。”

在评估了多个商业软件包之后,阿尔斯通选择了基于模型的设计MathWorks工具。阿尔斯通的工程师们使用的工具来设计,仿真,并自动对一些项目,包括有轨电车控制系统和摆式列车为捷克铁路Pendolino列车的能量管理系统中生成代码。

在设计阶段,工程师使用Simulink万博1manbetx®,电气的Simscape™,和Stateflow®发展自己的控制系统。

“万博1manbetxSimulink可以很容易地将功能从设计的一部分转移到另一部分,或者将计时改为中断驱动,同时保持效率,”Geerligs说。“如果没有Simulink,这种重大的设计变化将非常困难。”万博1manbetx

工程师们使用Simscape electric建模系统的电子元件,包括电力电子元件以及电阻、电容和电感器。

用Stateflow的,团队建模的监控和控制系统状态,包括启动,慢下来,和错误处理。功率转换控制和所述系统的中央故障处理单元之间的通信协议在状态流也被实施。

状态飞行中的超状态对故障处理特别有帮助。当我们在次状态中出现故障时,我们会在超状态中划出一条线,而Stateflow确保它总是被正确地处理,”Geerligs说。

阿尔斯通团队使用MATLAB®从他们的模拟光纤接口和范围预处理测量数据。他们还使用MATLAB来报告并验证了仿真结果。Geerligs使用控制系统工具箱™与MATLAB来创建和分析波特图和发展传统的控制算法。

在Simulink和Stateflow中对系统进行仿真后,团队万博1manbetx使用了Simulink Coder™和Embedded Coder®自动生成产品代码。他们集成的代码与一些实时操作系统,包括制Microware 0S-9和Wind River的OSEKWorks的。

阿尔斯通工程师重复使用他们的模型从项目到项目。“MathWorks工具帮助我们定义的设计模式和共享,在图书馆的知识,” Geerligs解释。“故障处理和电气模型,例如,被电车项目和能源管理项目之间共享。”

结果

  • 开发时间削减了50%。“我们手工编码的一个项目花了2000个小时。使用Simu万博1manbetxlink和Stateflow,我们在1000小时内重复了这个项目,”Geerligs解释道。“此外,从设计完成到我们的第一个原型的时间已经从三个月减少到不到一个小时。现在,那些需要18个月才能完成的项目,可以用MathWorks工具在一年内完成。”

  • 无缺陷,安全关键的代码生成和认证。“我们从来没有从MathWorks工具自动生成的代码中发现任何缺陷,” Geerligs说。“当阿尔斯通发表的Pendolino火车捷克铁路,铁路应用是第一个具有自动生成的代码,以接收TUV认证”。

  • 公共语言成立。“拥有一个共同的语言进行交流对我们来说非常重要。虽然每个人都从自己的角度看待一个模型,我们知道我们是在谈论同样的事情,” Geerligs解释。“我们使用Sim万博1manbetxulink中交换模型和共享知识与理念,在英国,法国,意大利和西班牙的球队。”