ATB Technologies使用TI的C2000 MCU代码生成将电机控制器开发时间缩短了50%
挑战
解决方案
结果
- 开发时间缩短了一半
- 简化设计评审
- 目标核查和部署加快
MathWorks工具使我们能够在开发的多个阶段验证设计的质量，并在短时间内生产出高质量的组件。”
Markus Schertler, ATB技术公司
当ATB Technologies的工程师在为燃料电池汽车开发高性能压缩机时，他们必须满足客户的严格要求。压缩机的电动驱动电机必须提供高扭矩，快速加速，最大转速为20,000 rpm。为了满足这些要求，他们选择了无刷永磁同步电机(PMSM)进行设计。
为了最大限度地提高PMSM的性能和效率，工程师们使用MathWorks工具进行基于模型的设计，开发了复杂的控制算法，包括三相矢量控制、面向场控制(FOC)和磁场削弱技术。团队已经逐步采用了基于模型的设计——在这个项目中，将生产代码生成添加到已经使用建模和仿真设计的流程中，以进行早期验证。
ATB Technologies的开发工程师Markus Schertler说:“在过去的项目中，我们在手工编码实现之前模拟并验证了我们的Simulink设计。“在过渡到自动代码生成之后，质量和模块化更好，迭代更快，所以我们可以从第一个原型快速过渡到最终系列。”
挑战
ATB技术公司需要提供一个完整的压缩机单元，包括电机控制软件、电子设备、电机和其他机械部件。为了最大化系统的动态、能量密度和效率，这些组件必须完美地协同工作。
这个项目太复杂了，使用团队的标准手工编码控制软件无法在激进的时间表内完成。“手工编码需要花费大量时间，而且总会有bug。手工编码也很难向客户证明我们符合他们的要求，包括符合某些MISRA C标准，”ATB Technologies的开发工程师Georg Staffler指出。
ATB技术公司需要一个开发环境，能够早期验证控制策略，为其选定的目标处理器系列生成代码，并在整个项目中快速设计迭代。
解决方案
ATB Technologies使用MathWorks工具进行基于模型的设计，在TI C2000™微控制器单元(MCU)上设计、模拟、验证和部署控制系统软件。
使用仿真软件®该团队开发了一个驱动器的植物模型，并包括在实验室测量的物理参数。使用Simulink和Stateflow®，他们开发了控制器的初始模型。然后，他们在Simulink中对控制器和植物模型进行闭环模拟，以评估控制策略的可行性。
在改进控制器模型的过程中，团队使用信号处理工具箱™设计了降噪滤波器，并使用定点设计器检查了有问题的定点操作™．
在通过桌面模拟验证模型后，ATB技术公司使用嵌入式编码器®从模型生成代码，并将其部署到TI C2000单片机上。他们也生成设备驱动的板上外设和调度程序与嵌入式编码器。
使用嵌入式Coder中的RTDX通道，团队使用Simulink测试套件在MCU上运行时验证了代码。该团队使用RTDX记录信号，然后在MATLAB中进行频谱分析®调优过滤器和补充设计文档。
由于控制器是在实际电机可用之前设计的，因此使用具有类似电子设备的类似电机进行了初步测试。后来的测试包括生产电子设备，最后的测试是对生产电机和电子设备进行的。在每次迭代中，团队都在Simulink中改进设计，并使用Embedded Coder重新生成代码。
ATB技术公司按时向客户交付了压缩机电机，目前该电机已经生产出来，并嵌入到目前正在路上行驶的燃料电池汽车中。
结果
开发时间缩短了一半．Schertler说:“考虑到处理器家族内的迁移，自动生成代码使我们完成压缩机项目的速度比应用基于模型设计但使用手工编码的类似项目快两倍。”“代码生成导致了更少的错误、更好的质量和更快的迭代，并且它启用了一种模块化的方法，促进了模型在项目之间的重用。”
简化设计评审．Schertler指出:“通过Simulink和Stateflow中的模型，我们可以向汽车客户证明我们的设计符合他们的要求。”“这些模型还使内部设计审查更有效，因为它们比代码更容易理解。”
目标核查和部署加快．“嵌入式Coder使我们能够轻松验证我们的实时实现。例如，我们可以看到一个单独的过滤器工作，并检查我们是否使用了正确的参数，”Schertler说。“我们还使用Embedded Coder来生成设备驱动程序和调度器，然后将代码下载到我们的目标，从而节省了大量时间。”
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