Model-Based Calibration Toolbox

Modelado y calibración de sistemas de transmisión complejos

 

Model-Based Calibration Toolbox™ proporciona apps y herramientas de diseño para modelar y calibrar sistemas no lineales complejos. Se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones, incluidos sistemas de transmisión como motores, máquinas eléctricas, bombas y ventiladores, así como sistemas no relacionados con la automoción, como motores a reacción, hidroplanos marinos y equipos de perforación. Puede definir planes de pruebas óptimos, ajustar modelos estadísticos automáticamente y generar calibraciones y tablas de búsqueda para sistemas con alto grado de libertad que, de otro modo, requerirían pruebas exhaustivas con los métodos tradicionales. Mediante las apps de la toolbox o las funciones de MATLAB®, puede automatizar el proceso de ajuste y calibración de modelos.

Los modelos creados con Model-Based Calibration Toolbox se pueden exportar a Simulink® para soportar el diseño de sistemas de control, el análisis de sensibilidad, las pruebas hardware-in-the-loop y otras actividades de simulación. Las tablas de calibración se pueden exportar a ETAS INCA y ATI Vision.

Cómo empezar:

Diseño y gestión de pruebas

Diseño de un plan de pruebas perfectamente adaptado a sus necesidades de análisis

Diseño de experimentos

Model-Based Calibration Toolbox™ permite diseñar un plan de pruebas basado en el diseño de experimentos, una metodología que ahorra tiempo durante las pruebas permitiendo realizar solo las pruebas necesarias para determinar la forma de la respuesta del sistema. Esta toolbox ofrece una gama completa de diseños experimentales probados, incluidos diseños de relleno de espacios, diseños óptimos y diseños clásicos.

Defina un diseño de relleno de espacios e investigue las propiedades del diseño mediante Design Editor.    

Estrategias de prueba

Model-Based Calibration Toolbox integra el diseño experimental con tres estrategias de prueba ampliamente utilizadas: una etapa, dos etapas y punto por punto. Cada estrategia de prueba tiene un plan de prueba y un tipo de modelo apropiados.

Asignación de las variables locales/globales para el tipo de modelo elegido.    

Modelado de la envolvente del sistema

La adquisición de datos y el modelado del motor deben tener en cuenta las regiones operativas del sistema que se pueden probar físicamente. Model-Based Calibration Toolbox permite agregar restricciones a sus diseños experimentales y crear modelos de contornos que describen la región factible para pruebas y simulaciones. Los tipos de modelos de contornos soportados incluyen envolventes convexas, que proporcionan el conjunto convexo mínimo que contiene todos los puntos de datos.

Uso de Boundary Editor para definir y visualizar la región de prueba factible y las condiciones de prueba asociadas.

Análisis de datos y modelado de respuestas

Analice y visualice los datos de sus pruebas y, a continuación, ajuste los modelos de superficie de respuesta.

Preprocesamiento de datos

Model-Based Calibration Toolbox proporciona herramientas para analizar datos y transformarlos de forma que resulten adecuados para el modelado. Data Editor permite realizar diversas operaciones de preprocesamiento, incluido el filtrado para eliminar datos no deseados, la adición de notas de prueba para documentar los hallazgos, la transformación o el escalado de datos sin procesar, la agrupación de datos de prueba y la correspondencia de los datos de prueba con diseños experimentales.

Uso de Data Editor para seleccionar un subconjunto de pruebas y ver los datos en diferentes formatos: un diagrama 2D, un diagrama 3D y una tabla.        

Ajuste del modelo a los datos

La app MBC Model Fitting proporciona herramientas interactivas para ajustar y validar modelos de sistemas. Existen muchos tipos de modelos disponibles, lo que permite crear modelos estadísticos que representan con precisión los datos. Puede elegir entre modelos de procesos gaussianos, funciones de base radial, polinomios, splines y modelos no lineales definidos por el usuario. La app simplifica la comparación de varios modelos diferentes para poder confiar en el ajuste del modelo resultante.

Uso de la app MBC Model Fitting para ajustar y evaluar diferentes tipos de modelos para un motor de encendido por chispa.    

Generación de calibraciones óptimas

Defina sus objetivos de control y calibre las tablas de búsqueda.

Optimización del rendimiento del motor

La app MBC Optimization de Model-Based Calibration Toolbox permite generar calibraciones óptimas para las tablas de búsqueda que controlan las funciones del motor, como el encendido por chispa, la inyección de combustible y la sincronización de las válvulas de entrada y salida. La calibración de estas funcionalidades generalmente implica tradeoffs entre el rendimiento, la economía, la fiabilidad y las emisiones del motor. Puede hacer lo siguiente:

  • Realizar tradeoffs entre objetivos de diseño contrapuestos
  • Realizar optimizaciones multiobjetivo restringidas
  • Realizar optimizaciones ponderadas basadas en ciclos de conducción típicos
  • Exportar calibraciones a ETAS INCA y ATI Vision

Motor SKYACTIVE-D de Mazda.    

Optimización de sistemas con varios modos de funcionamiento

Los problemas de calibración complejos pueden requerir diferentes optimizaciones para distintas regiones de una tabla. El asistente para rellenar tablas permite completar tablas gradualmente a partir de los resultados de varias optimizaciones con una interpolación uniforme a través de los valores de tabla existentes. También puede combinar varios modelos que representan las respuestas del sistema en diferentes modos de funcionamiento, donde el objetivo es rellenar una sola tabla para todos los modos o rellenar una tabla para cada modo.

Uso de la app MBC Optimization para producir calibraciones óptimas para motores con varios modos de funcionamiento.

Funcionalidades del estimador de calibración

El software de controladores a menudo incluye funcionalidades para estimar estados que son demasiado difíciles o costosos de medir en producción, como el par motor o la carga de aire del motor. Con la app MBC Optimization, puede describir las funcionalidades del estimador gráficamente con diagramas de bloque de Simulink®, rellenar las tablas de búsqueda para estas funcionalidades y, después, comparar los estimadores con modelos empíricos creados a partir de los datos medidos.

Proceso para calibrar, rellenar y validar las tablas de funcionalidades de un subsistema que estima el par motor.    

Realización de simulaciones en Simulink

Exporte modelos estadísticos a Simulink o utilícelos para pruebas hardware-in-the-loop (HIL).

Modelado y optimización de plantas

Utilice modelos estadísticos desarrollados en la toolbox para capturar fenómenos físicos complejos reales que son difíciles de modelar con el modelado matemático y físico tradicional. Por ejemplo, puede exportar modelos de par motor, consumo de combustible y emisiones en la salida del motor a Simulink y realizar simulaciones de coincidencia de sistemas de transmisión, economía de combustible, rendimiento y emisiones. El sustituto estadístico puede luego reemplazar los subsistemas de larga ejecución en Simulink para reducir el tiempo de simulación.

Aplicación de referencia de Powertrain Blockset.    

Pruebas hardware-in-the-loop

Los modelos de Model-Based Calibration Toolbox exportados a Simulink se pueden utilizar en simulaciones en tiempo real con hardware para proporcionar una emulación rápida y precisa del modelo de planta al cableado de sensores y actuadores. Puesto que el desarrollo de modelos en la toolbox implica un proceso metódico, es posible reducir los cuellos de botella relacionados con el desarrollo actual de un modelo de planta HIL, permitiendo una validación más temprana de los diseños de algoritmos.

Configuración completa de un bastidor Speedgoat. Esta configuración se utilizó para automatizar las pruebas de los controladores de un tractor con bancos de pruebas hardware-in-the-loop.

Funcionalidades más recientes

Integración con Simulink

flujos de trabajo simplificados para la importación de tablas y funcionalidades de búsqueda, así como exportación de diccionarios de datos

Consulte las notas de la versión para obtener detalles sobre estas funcionalidades y las funciones correspondientes.