Simulationsplattform mit automatisiertem Modellhandling

Simulationsplattform mit automatisiertem Modellhandling

Komplexe mechatronische Systeme, wie elektrische Antriebsstränge, erfordern über den gesamten Entwicklungsprozess eine ganzheitliche Systemsimulation. Etwaige Fehler lassen sich so früh feststellen, was den Kostenaufwand reduziert. Ebenso kann auch der Aufwand zur Entwicklung von Prototypen reduziert werden. Das führt ebenfalls zu einer Kosten- und Zeitersparnis, was eine höhere Effizienz in der Entwicklung zur folge hat.

Eine besondere Herausforderung besteht darin, die Lösungen aus unterschiedlichen Domänen zum Gesamtsystem zu integrieren. Für Zeitschrittsimulationen hat sich hier der FMI-Standard bereits etabliert. Auf diesen baut der erste Prototyp der E-Workbench auf, um eine toolunabhängige Simulation von elektrischen Antriebskomponenten zu ermöglichen. Um jedoch als Trägerplattform für ganze Forschungsprojekte zu dienen, sind weitere Berechnungen als die reine Zeitschrittsimulation erforderlich. Hier müssen Möglichkeiten geschaffen werden, statische Berechnungsfunktionen in die E-Workbench zu integrieren, die mit der Zeitschrittsimulation interagieren können.

Neben der Ergänzung um statische Berechnungen bedarf es auch einer Optimierung des Modellhandlings, um eine gewisse Marktreife für die E-Workbench zu erzeugen. Obwohl der FMI-Standard eine einheitliche Möglichkeit bietet, Zeitschrittsimulationen durchzuführen, kann die Handhabung der Modelle im Einzelfall beliebig komplex sein. Besonders bei größeren Modellen mit vielen Ein- und Ausgangsgrößen kann die Integration ins Gesamtmodell sehr zeitaufwändig werden. Wenn der Nutzer eine Vielzahl an Verschaltungen von Signalflüssen vorzunehmen hat, erhöht das ebenfalls die Fehleranfälligkeit.

In diesem Vorhaben wurden daher zwei wesentliche Ziele verfolgt. Zum einen wurde eine automatisierte Modellkopplung umgesetzt, zum anderen wurden statische Berechnungsfunktionen aus den Programmiersprachen Matlab und Python integriert. Für die automatisierte Modellkopplung wurde das bestehende FVA-Produktmodell für elektrische Antriebskomponenten um weitere Kopplungsinformationen ergänzt. So wurde auf Basis einer Referenzarchitektur festgehalten, welche Komponenten mit welchen verschaltet werden können. Das Mapping der FMU-Signale zu den Produktmodellkomponenten erfolgt dabei automatisiert durch einen Namensabgleich der Schnittstellen. Zudem wurden weitere Konzepte erarbeitet, mit denen Korrekturprüfungen dieser Verschaltungen vorgenommen werden können. Für die Integration statischer Berechnungen wurden Möglichkeiten aufgezeigt, mit denen Funktionen aus Matlab und Python in anderen Programmiersprachen nutzbar gemacht werden können. Diese Möglichkeiten wurden zur Integration in die E-Workbench erprobt und durch eine Teilintegration bestehender FVA Projekte validiert.

Das Projekt 827 II der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über Eigenmittel finanziert.