Costruzione del proprio veicolo virtuale con Simulink

Per veicolo virtuale si intende la virtualizzazione del ciclo di vita di sviluppo del prodotto veicolo, in genere utilizzando una simulazione a livello di sistema del comportamento del veicolo. Le simulazioni dei veicoli virtuali consentono agli ingegneri del settore automobilistico di ottenere rapidamente dati approfonditi sul comportamento nel mondo reale, di eseguire test virtuali in scenari diversi e di verificare la funzionalità del software embedded. Concentrare lo sviluppo nelle fasi iniziali contribuisce a velocizzare la valutazione delle varianti, a studiare in tutta sicurezza i casi limite e ad aumentare la qualità del prodotto.

Per sviluppare un veicolo virtuale, occorre:

  • Creare dei modelli di veicolo
  • Integrare il software embedded
  • Definire degli scenari di test
  • Effettuare simulazioni e analisi
  • Distribuire la simulazione

“La simulazione dei veicoli virtuali è essenziale per la valutazione continua dei requisiti, dei modelli e dei software nel corso dell’intero ciclo di sviluppo.”

Robert ter Waarbeek, esperto tecnico di Ford

Creazione di modelli di veicolo

È possibile regolare delle applicazioni di riferimento predefinite in base al proprio progetto di veicolo. Tali modelli parametrizzati includono il motopropulsore e la dinamica del veicolo, che possono essere applicati all’ottimizzazione energetica del veicolo, all’analisi per il risparmio di carburante, all’analisi termica e al dimensionamento dei componenti. Questi modelli possono essere ulteriormente personalizzati usando le librerie che contengono componenti elettrici, meccanici, fluidodinamici, termici e multibody.

Per le applicazioni di guida autonoma, è possibile incorporare una serie di modelli di sensori dettagliati tra cui telecamere, sensori LIDAR, radar e a ultrasuoni.

Simulink® è una piattaforma di integrazione aperta che collabora con oltre 100 partner con interfacce di integrazione dedicate per Simulink. È possibile integrare FMU personalizzate con supporto integrato per una Functional Mock-Up Interface (FMI) di Simulink.


Integrazione del software embedded

Integrazione del software embedded

Utilizza il tuo algoritmo per i sistemi di controllo oppure serviti dei componenti predefiniti e dei controller di supervisione per fare una rapida valutazione delle prestazioni a circuito chiuso dell’intero veicolo.

Per testare i controller modellati in Simulink e Stateflow®, puoi iniziare con la simulazione Model-In-the-Loop (MIL). Il collegamento tra questi componenti e i modelli di veicoli virtuali è estremamente semplice e consente di valutare in modo efficace i propri algoritmi nelle fasi iniziali di progettazione.

In una fase di sviluppo successiva, introduci il codice C/C++ di produzione per la simulazione Software-In-the-Loop (SIL). Puoi richiamare o compilare il codice C tramite le interfacce C/C++ integrate in Simulink e analizzare la coverage del codice nell’ambito del codice importato.


Definizione degli scenari di test

Effettuare simulazioni con scene parametrizzate realistiche e scenari di guida è una fase essenziale del processo di sviluppo virtuale, soprattutto per quanto riguarda la guida autonoma poiché è l’unico modo pratico per ottenere i miliardi di chilometri di guida di prova richiesti per garantire la sicurezza del veicolo. Con MATLAB®, Simulink e i prodotti complementari, è possibile creare in modo interattivo delle reti stradali in 3D complesse con segnaletica o generare un’area di reti stradali importando dati di mappe in alta definizione, per poi aggiungere attori e traiettorie. Per simulare telecamere, sensori radar e LIDAR, è possibile sfruttare i modelli di sensori eseguiti nell’ambiente Unreal® in co-simulazione con Simulink.

Per lo sviluppo di motopropulsori elettrificati o altre applicazioni tradizionali per veicoli, è disponibile una suite di manovre di guida predefinite o di dati di un ciclo di guida standard che ti aiuteranno a valutare rapidamente le prestazioni del tuo veicolo. È possibile apportare modifiche in tutta semplicità oppure sintetizzare dei cicli di guida personalizzati in basi a dati di test di flotte registrati in MATLAB.

Progettazione degli scenari di test

Simulazioni e analisi

Simulazioni e analisi

La progettazione Model-Based consente di rilevare e correggere i difetti di progettazione di sistema al momento della modellazione. È possibile avanzare o tornare indietro nella propria simulazione in modo da ottenere dati approfonditi sulla progettazione del veicolo e per capirne i comportamenti inaspettati.

Quando il modello di veicolo completo si comporterà come previsto nella simulazione, ottimizzane le prestazioni ed esegui degli studi massivi sulla simulazione per esplorare lo spazio di progettazione o convalidare il comportamento del sistema nel suo complesso. È possibile scalare la propria simulazione in modo efficace distribuendo lavori su multi-core locali, GPU, cluster o nel Cloud per un’esecuzione parallela.

Quando i risultati della simulazione saranno disponibili, analizzali con gli strumenti di visualizzazione integrati e grazie alle funzionalità di visualizzazione dei dati MATLAB flessibili. In più, è possibile automatizzare la generazione dei report delle simulazioni secondo gli standard della propria organizzazione.


Distribuzione della simulazione

I vantaggi offerti dalla simulazione possono essere estesi anche ad altri team, non necessariamente composti da esperti di modellazione. Con App Designer, è possibile creare app personalizzate e inserirle in un pacchetto per distribuirle come un’ app MATLAB, un’app desktop standalone o una app web.

Per integrare la simulazione del proprio veicolo virtuale con dati di test di flotte di veicoli del mondo reale, è possibile procedere alla distribuzione nel Cloud, dove spesso vengono salvati dati su larga scala.

Per convalidare l’integrazione hardware/software, è possibile distribuire il proprio modello completo di veicolo per l’esecuzione di test Hardware-In-the-Loop (HIL) utilizzando i prodotti per la generazione di codice di MathWorks®.