DSHplus RT

Heutzutage ist Hardware-In-the-Loop (HIL) eine etablierte Testmethode innerhalb des Entwicklungsprozess, z. B.  für elektronische Steuergeräte (ECUs).  Solch ein HIL-Test wird durchgeführt, indem man eine oder mehrere ECUs mit einem Simulator verbindet. Die Modelle dieser Simulatoren müssen dabei in Echtzeit laufen, was spezielle Anforderungen an die physikalisch modellierten Teilsysteme stellt. FLUIDON wird in diesem Zusammenhang immer wieder gefragt:

Sind DSHplus-Modelle echtzeitfähig?

Die ehrliche Antwort hierzu ist: Im Generellen sind DSHplus-Modelle echtzeitfähig, aber im Speziellen hängt es dann doch vom Kontext der Anwendung ab.

Warum diese sibyllinische Antwort?

Von der softwaretechnischen Seite bietet DSHplus alles, was zur Erstellung echtzeitfähiger Modelle benötigt wird. Das grafische modellierte Modell wird standardmäßig in einen Quelltext umgewandelt, der nativ für die Echtzeitanwendung zur Verfügung steht. Parameter, Startwerte, Kennfelder und numerische Einstellungen können als ASCII-Text exportiert werden. Parameterhandling-Routinen und Integratoren stehen als Bibliotheken für Windows und Linux sowohl in 32bit als auch in 64bit zur Verfügung. Die Modellinfrastruktur ist also vorhanden.

Wo ist dann das Problem?

Eigentlich ist da gar kein Problem! Die Herausforderung liegt vielmehr in der Varianz der anwenderseitig benötigten Modelldetaillierung und der Parametrierung. Hierzu zwei Beispiele:

Sollen z. B. die Druckschwingungen in einem hydraulischen Leitungssystem (Industrieanlage, Baumaschine oder PKW-Bremssystem) untersucht werden, so bedarf es einer bestimmten Diskretisierung der Leitungsmodelle, was viele Einzelelemente und somit einen gesteigerten Rechenaufwand bedeutet. Eine geeignete zeitliche Auflösung der Ergebnisse bedingt kleine Rechenschrittweiten, um die frequenzabhängigen Effekte überhaupt analysieren zu können. Passt jetzt die verfügbare Rechnerhardware des Simulators nicht zum Modell, dann war es das mit der Echtzeit.

In einem numerisch eher „harmlosen“ Simulationsmodell ist ein detailliertes, physikalisch modelliertes Ventil enthalten, z. B. mit der Mikrokomponentenbibliothek modelliert oder eine Eigenprogrammierung. Die Parameter dieser Komponente sind zwangsläufig denen der realen Komponente angepasst, um in der Simulation das richtige dynamische Verhalten abzubilden. Konkret bedeutet dies, es gibt sehr kleine Zwischenvolumina (hydraulische Kapazitäten), Steuerkanten (hydraulisch große aber wegabhängig variable Wiederstände), kleine Spalte (hydraulische Leckagewiderstände), sowie ein schwach gedämpftes Feder-Masse-System, das den Ventilschieber repräsentiert. Mathematisch ergibt dies ein sogenanntes „steifes Gleichungssystem“, das explizit nur durch eine Integration mit sehr kleiner Zeitschrittweite berechnet werden kann, was wiederum ein potentielles K.-o.-Kriterium für die Echtzeitfähigkeit des Modells bedeutet.

Welche Lösung zur Echtzeitsimulation bietet FLUIDON?

Als eine auf die detaillierte dynamische Analyse von fluidtechnischen Systemen spezialisierte Software stellt DSHplus die Anwender leider allzu oft vor die Herausforderung, dass die fertig validierten Modelle dann doch nicht ohne erneute Überarbeitung (Modellreduktion, Modellvereinfachung) für die Echtzeitanwendung zu verwenden sind.

FLUIDON hat sich daher dazu entschlossen, den automatischen Export des DSHplus-Modells für Echtzeitanwendungen nicht länger standardmäßig anzubieten, obwohl die Möglichkeiten hierzu natürlich nach wie vor in der Software enthalten sind. Als Ersatz bieten wir jedem Kunden eine individuell auf seine Echtzeitanforderungen zugeschnittene Beratung an. Selbstverständlich erstellen wir Ihnen das Echtzeitmodell auch im Rahmen einer Projektdienstleistung.

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