阿尔斯通为安全关键电源转换器控制系统生成生产代码

阿尔斯通工程师需要设计能量管理控制和功率转换器控制，以满足亚毫秒级延迟的严格性能要求。

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

更大的挑战是，阿尔斯通的工程师使用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，因此它们必须手工编写代码。

“我们的工具没有整合，所以我们花了很多时间来编写转换工具。因为我们没有办法自动生成代码，我们只能设计、制定规范，然后手工编写代码，”Geerligs回忆道。“从规范到实施需要很长时间。我们没有快速创建原型，编写文档需要更长的时间，我们缺乏对整个工作的概述，而且很难快速实现更改。”

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。阿尔斯通的工程师们使用这些工具来设计、模拟和自动生成一些项目的代码，包括有轨电车控制系统和捷克铁路Pendolino倾转列车的能源管理系统。

在设计阶段，工程师使用Simulink^®、Simscape Electrical™和statflow^®开发他们的控制系统。

“在保持效率的同时，Simulink可以很容易地将功能从设计的一个部分转移到中断驱动，”Geerligs说。“如果没有Simulink，这种重大的设计改变将非常困难。”

工程师们使用Simscape electric对系统的电气组件进行建模，包括电力电子组件以及电阻、电容器和电感。

使用Stateflow，团队建模了监控控制和控制系统状态，包括启动、减速和错误处理。在Stateflow中实现了电源转换控制与系统中央故障处理单元之间的通信协议。

Stateflow中的超状态对于错误处理特别有帮助。当我们在次状态中出现错误时，我们会从超状态中划出一条线，Stateflow确保它总是被正确处理，”geerllis说。

阿尔斯通团队使用了MATLAB^®对来自光纤接口和范围的测量数据进行预处理，以进行模拟。并利用MATLAB对仿真结果进行了报告和验证。Geerligs使用控制系统工具箱™和MATLAB创建和分析波德图，并开发经典的控制算法。

在Simulink和Stateflow中模拟了系统之后，团队使用了Simulink Coder™和Embedded Coder^®自动生成可用于生产的代码。他们将代码与一些实时操作系统集成，包括Microware的0S-9和风河的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，并在库中分享这些知识，”geerllis解释道。“例如，电车项目和能源管理项目共享故障处理和电气建模。”