• Автоматизация и машиностроение

    Производители оборудования, используемого в производстве, испытаниях и энергетике, сталкиваются с серьезными проблемами при разработке встраиваемых приложений, которые интегрируют все механические и электрические системы, включая системы контроля и обработки сигналов. Успешные компании переходят к модельно-ориентированному проектированию, чтобы по-новому определить способы выполнения проектирования на системном уровне.

    Модельно-ориентированное проектирование позволяет производителям промышленного оборудования создавать выполняемые спецификации в форме Simulink® моделей, что, в свою очередь, обеспечивает четкое направление развития проекта для инженерных групп.

    Обмен моделей изменяет концептуальную нацеленность процесса разработки от проектирования и тестирования на аппаратном оборудовании к тестированию и проектированию моделей, предоставляя тем самым возможность своевременной проверки до инвестирования в реальные прототипы. Это позволяет производителям промышленных машин использовать технологию генерации кода для сокращения числа ошибок, образования связующего звена между кодом и проектированием, позволяя разработчикам программного обеспечения сосредоточиться на его архитектуре.

    Преобразование и управление мощностью

    Преобразование и регулирование мощности — это ключевые технологии в автоматизации и транспортировке. Приложения включают в себя электрические приводы для управления двигателем и регулирования напряжения и преобразователи мощности. Преимущества полупроводниковой силовой электроники позволяют инженерам разрабатывать оборудование, модулирующее и преобразующее большие, чем когда бы то ни было, диапазоны мощностей. Эти устройства критически важны для уменьшения энергопотребления, увеличения электрической эффективности и улучшенной передачи мощности.
    Модельно-ориентированное проектирование помогает снизить затраты на разработку этих компонентов за счет того, что дает инженерам возможность строить модели силовой электроники и алгоритмов управления электричеством и обработки сигналов. Моделирование на компьютере и в реальном времени позволяет проводить тестирование при таких условиях работы, тестирование при которых зачастую слишком рискованно или дорого осуществить непосредственно на аппаратном обеспечении. Автоматическая генерация кода снижает затраты на реализацию встроенного кода и помогает обеспечить его вычислительную эффективность.

    Разработка и реализация алгоритмов управления двигателем

    Разработка электрических приводов включает в себя сложные задачи по верификации встроенных средств управления при изменяющейся мощности и условиях работы двигателя. С помощью программного обеспечения MathWorks инженеры имеют возможность снизить время разработки за счет быстрого проведения итераций по разработке стратегий управления через моделирование. Алгоритмы управления можно верифицировать с помощью реалистичных моделей электрической нагрузки, чтобы гарантировать их правильную работу при любых условиях функционирования. Алгоритмы управления напрямую реализуются с помощью автоматической генерации кода, снижая затраты на создание кода C.

    Разработка алгоритмов отслеживания точки оптимальной мощности (MPPT) для преобразователей солнечной энергии

    Эффективность преобразователей солнечной энергии зависит от разработки алгоритмов поиска точки оптимальной мощности (MPPT). Использование программного обеспечения MathWorks снижает стоимость и затраты на проектирование и тестирование преобразователей за счет того, что дает инженерам возможность моделировать источники постоянного тока солнечной панели и электрическую нагрузку на преобразователь. Разработчики преобразователей могут проводить моделирование, используя для тестирования несколько вариантов условий работы для варьирования инсоляции, частичного затемнения панели и введения быстро меняющихся нагрузок.

    Промышленная робототехника и производственное оборудование

    Продолжается ужесточение требований по увеличению производительности и снижению цен на промышленное производственное оборудование. Один из подходов, снижение массы машины, часто влияет на жесткость корпуса машины и ее управляемость. Кроме этого, вместе с увеличением сложности машин и обеспечения подвижности по нескольким осям, анализ и оптимизация интеграции электрической, механической и управляющей систем часто откладывается до создания полного прототипа. Все обнаруженные на этом этапе проблемы могут отбросить проект на несколько месяцев, при этом перестройка и повторное тестирование сильно ударяют по бюджету.
    Модельно-ориентированное проектирование позволяет инженерам проводить моделирование мехатроники на системном уровне, где они могут оценить и оптимизировать динамическое взаимодействие электрической, механической и управляющей систем и их влияние на встроенное программное обеспечение. Используя возможность генерации кода в продуктах MathWorks, разработчики могут проводить моделирование в реальном времени для тестирования встроенного программного обеспечения управления и обработки сигналов.

    Тестирование контроллеров в реальном времени посредством быстрого прототипирования

    Компании, разрабатывающие контроллеры для промышленного оборудования, могут получить ту же большие преимущества, используя программное обеспечение MathWorks для модельно-ориентированного проектирования. Инженеры могут снизить время разработки контроллеров, проводя моделирование в реальном времени, чтобы протестировать алгоритмы управления в условиях работы, которые непрактично или опасно воспроизводить с использованием непосредственно аппаратного обеспечения. Получив желаемое быстродействие, можно быстро перенести алгоритм непосредственно в микропроцессор контроллера.

    Разработка промышленных робототехнических систем управления за меньшее время

    Промышленная робототехника — это классическая мехатронная задача, включающая объединенную разработку механической, электрической и управляющей систем. Использование программного обеспечения MathWorks для физического моделирования и проектирования систем управления помогает инженерам разрабатывать стратегии многоосных компенсаторов для точного, безвибрационного управления промышленной робототехникой. Механическая, электрическая и управляющая системы моделируются в единой программной среде, делая практичной оптимизацию проектирования всей системы. Ошибки интеграции обнаруживаются на более раннем этапе в процессе проектирования, сразу после тестирования и верификации с помощью моделирования на компьютере и в реальном времени.

    Системы автоматизации процессов и промышленные системы управления

    Гибкие и точные системы автоматизации процессов критически важны для эффективности производственного процесса. Разработка приложений для мониторинга и управления объектами может быть сложной задачей из-за того, что тестирование приложений непосредственно на объектах может быть опасным и дорогим. Проектировщики систем часто полагаются на моделирование для валидации их решений перед реализацией.

    Современные системы распределенного управления (СРУ) предоставляют расширенные возможности мониторинга и управления. Использование программного обеспечения MathWorks для управления по нескольким переменным, ПИД-управления, нечеткой логики и нейронных сетей помогает разработчикам автоматических систем проектировать эти современные приложения, предоставляя гибкую компьютерную среду прототипирования.

    С помощью сред MATLAB и Simulink эти приложения могут быть тщательно проверены на моделях процессов, представляющих условия работы и отказа, слишком дорогие или небезопасные для полевого тестирования. Среды MATLAB и Simulink предоставляют возможность генерации кода C, совместимого с ANSI и ISO, для избегания ошибок ручной перекодировки и ускоренного развертывания СРУ.

    Разработчики могут провести более тщательную валидацию своих приложений, работающих на СРУ, используя OPC Toolbox™ для связи с моделированиями процесса, запущенными в среде MATLAB и Simulink.

    Оборудование для производства и передачи энергии

    Влияние на окружающую среду и истощение запасов ископаемого топлива подталкивает производителей оборудования для производства энергии делать вложения в новые технологии, такие как получение энергии ветра и Солнца. Эти технологии вносят новые уровни усложненности для поставщиков оборудования как для производства, так и для передачи энергии. Традиционная электрическая сеть быстро развивается в интеллектуальную сеть поставщиков и пользователей/поставщиков. Гарантирование надежности электрических сетей накладывает дополнительные обязательства на поставщиков оборудования по разработке инновационных систем, основанных на электронике больших мощностей для контроля безопасной работы оборудования. 

    Модельно-ориентированное проектирование помогает производителям оборудования создавать моделировать электрические, электромеханические, химические и другие области для разработки алгоритмов управления и обработки сигналов, необходимых для гарантированной безопасной и надежной работы в условиях растущих энергетических запросов в мире. Инженеры многих организаций, от лидирующих производителей ветряных двигателей до компаний, разрабатывающих оборудование для передачи сверхвысокого напряжения, обращаются к MathWorks для предоставления программного обеспечения, которое поможет им проектировать, тестировать и реализовывать встроенные системы в их продуктах.

    Использование модельно-ориентированного проектирования для разработки и реализации алгоритмов управления ветряными двигателями

    Ветряные двигатели представляют собой устройства со сложным взаимодействием механической и электрической систем, разработанные для получения постоянной электрической мощности из постоянно изменяющегося источника — ветра. Управление скоростью двигателя включает в себя непрерывное управление наклоном лопастей для производства максимальной мощности и поддержание работы двигателя в надлежащих рабочих пределах при изменяющейся ветровой нагрузке. Модельно-ориентированное проектирование помогает разработчикам ветряных двигателей разрабатывать необходимые алгоритмы управления наклоном лопастей с помощью компьютерных электромеханических моделей для тестирования стратегии компенсации при условиях работы, которые сложно проверить в полевых условиях. Автоматическая генерация кода C из моделей позволяет инженерам в реальном времени осуществлять тестирование алгоритмов управления и переносить алгоритмы управления непосредственно на контроллер.

    Улучшение систем управления топливными элементами и снижение времени разработки с помощью моделирования

    Энергия топливных элементов становится жизнеспособной, экологически чистой альтернативой традиционной резервной энергии на основе ископаемого топлива. Сложность управления химическими реакциями и регулирования электрического выхода представляют собой новые проблемы для инженеров по системам управления, разрабатывающих системы управления топливными элементами. Программное обеспечение MathWorks помогает инженерам создавать модели химических и электрических систем и разрабатывать алгоритмы, необходимые для регулирования энергетической системы при правильных условиях работы для максимальной выработки электроэнергии.

    Связанные вебинары