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Haldex riduce i tempi di sviluppo dei sistemi di frenata e stabilità del 50% grazie a MathWorks Consulting Services
“Gli strumenti MathWorks ci hanno aiutato a semplificare il processo di progettazione fornendo un ambiente integrato per la realizzazione delle caratteristiche tecniche innovative richieste dai nostri clienti.”
Sfida
Soluzione
Risultati
- Miglioramento del processo di progettazione
- Tempo di sviluppo dimezzato
- Costi ridotti
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I ribaltamenti dei veicoli articolati causano centinaia di incidenti stradali ogni anno, ma sviluppare sistemi di sicurezza essenziali per contribuire a prevenirli è costoso e impegnativo. I requisiti legislativi cambiano rapidamente e il tempo a disposizione per sviluppare e integrare nuove e complesse funzionalità di sicurezza per i veicoli commerciali continua a ridursi.
Haldex ha sviluppato algoritmi di controllo della stabilità per il software di controllo del sistema frenante, per rilevare i trasferimenti di carico e ridurre la velocità del veicolo, mantenendone la stabilità laterale. In collaborazione con MathWorks Consulting, Haldex ha utilizzato i prodotti MathWorks e la progettazione Model-Based per sviluppare e valutare strategie di controllo senza ricorrere a veicoli di prova fino alla fase avanzata del progetto.
“Gli strumenti MathWorks ci hanno consentito di ridurre la nostra dipendenza dallo sviluppo di strategie di controllo nei veicoli target, riducendo così i tempi, i costi e le risorse necessari per completare l'attività”, afferma Laurence Lane, ingegnere senior di Haldex.
Sfida
Haldex aveva bisogno di sviluppare algoritmi di controllo della stabilità che utilizzassero il sistema di frenata per rallentare il veicolo durante le manovre critiche per evitare ribaltamenti. Gli algoritmi identificherebbero le manovre pericolose utilizzando i segnali provenienti dai sensori di velocità delle ruote e dagli accelerometri, per poi applicare progressivamente i freni per mantenere il veicolo al di sotto della soglia di ribaltamento.
Poiché la stabilità dei veicoli articolati era un campo nuovo per Haldex, le strategie di controllo dovevano essere sviluppate da zero. Inoltre, una scadenza di produzione estremamente aggressiva ha ridotto drasticamente i tempi di sviluppo.
Testare i sistemi di sicurezza su veicoli modificati e su piste di prova è pericoloso: il veicolo di prova può ribaltarsi ad alta velocità durante i test di sviluppo di routine. Inoltre, testare completamente i controller Haldex è difficile e costoso, perché i loro prodotti vengono utilizzati su un'ampia gamma di veicoli e la disponibilità di strutture di prova idonee è limitata.
Per affrontare queste sfide, Haldex avrebbe avuto bisogno di un software che consentisse di utilizzare la simulazione per testare le strategie di controllo durante l'intero processo di sviluppo. Avrebbero inoltre bisogno di un unico ambiente di sviluppo che consentisse a più team di collaborare e condividere il lavoro sui loro progetti.
Soluzione
Haldex ha utilizzato Simulink®, Stateflow® e Simulink Control Design™ per sviluppare i loro algoritmi di controllo della frenata. Hanno ottimizzato le prestazioni di questi algoritmi per una gamma di veicoli e manovre utilizzando modelli della dinamica del veicolo e attuatori frenanti.
In collaborazione con MathWorks Consulting, Haldex ha utilizzato Simulink e Simscape Multibody™ per sviluppare una libreria di blocchi di modellazione di veicoli per simulare l'accelerazione, la frenata e le dinamiche in curva di unità singole e veicoli pesanti articolati. Grazie a questi blocchi, gli ingegneri Haldex possono ora assemblare facilmente modelli di veicoli per simulare l'ampia gamma di veicoli su cui vengono utilizzati i loro prodotti.
“Con i nostri 'veicoli virtuali' e valutando le strategie di controllo nell'ambiente sicuro di Simulink, abbiamo ridotto il ruolo dei veicoli reali alla validazione del sistema”, afferma Lane. “Inoltre, Simscape Multibody ci ha consentito di creare rapidamente modelli di veicoli ed evitare il lungo e soggetto a errori processo di derivazione manuale delle equazioni del veicolo.”
Considerate le diverse configurazioni del modello e i risultati che gli ingegneri Haldex avrebbero dovuto esaminare per completare la progettazione, Haldex ha incaricato MathWorks Consulting. I consulenti hanno utilizzato MATLAB® per creare un'interfaccia utente che consentisse agli ingegneri di modificare i parametri del veicolo e di visualizzare e analizzare i risultati della simulazione con un'unica interfaccia utente.
Dopo i test sui modelli e le valutazioni in pista, il sistema di stabilità è stato testato su una flotta di veicoli e ha ricevuto feedback positivi dai gestori della flotta. Il prodotto è ora in produzione, sta vendendo bene e riscuote il favore dei clienti. Haldex sta lavorando per consolidare le sue capacità di test Hardware-In-the-Loop che incorporano modelli in tempo reale. Ciò consentirà loro di effettuare gran parte della validazione del software e dell'hardware prima di andare in pista per i test.
Come risultato diretto di questo progetto, i prodotti MathWorks sono ora strumenti fondamentali nello sviluppo di progetti EBS, ABS e di stabilità di nuova generazione presso Haldex, tra cui la seconda generazione del sistema EB+ Stability.
“Questo progetto ha consolidato l'importanza della progettazione Model-Based e degli strumenti MathWorks per Haldex,” sottolinea Lane. “Simulink è ormai uno strumento fondamentale per lo sviluppo dei nostri prodotti futuri.”
Risultati
Miglioramento del processo di progettazione. Utilizzando gli strumenti MathWorks per la progettazione Model-Based, Haldex ha combinato diverse attività di progettazione in un unico processo, consentendo al contempo a più team di lavorare contemporaneamente su diverse parti del progetto.
Tempo di sviluppo dimezzato. “Senza gli strumenti MathWorks, avremmo riscontrato tutti i soliti problemi di ingegneria simultanea,” afferma Lane. “Sviluppando metodologie di controllo indipendenti dallo sviluppo hardware e dai test sui veicoli, necessitiamo di meno risorse e riduciamo i tempi di sviluppo di circa il 50%, ovvero due anni.”
Costi ridotti. “Abbiamo completato il lavoro nella metà del tempo che avremmo impiegato con i nostri metodi tradizionali e il risparmio sui costi è stato considerevole,” sottolinea Lane. “Ciò è dovuto al fatto che sempre più progetti di sviluppo Haldex coinvolgono prodotti MathWorks.”