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快速建模,确保杆位

前言：高速公路上的车辆在经过长时间的高速行驶后进入了隧道，车流走走停停，此时的隧道内温度是30℃，而处于交通堵塞中的汽车发动机却依然保持沸腾状态。这样的情况在过去很常见，不仅产生了更多的废气，也浪费了大量的能源。如今，AVL李斯特公司的测试设备令发动机的性能得以不断改进，在他们的发动机试验台上可以进行精确的仿真分析，这一切都由贝加莱的自动化产品来完成。其中的软件首先利用了MATLAB Simulink 中的仿真技术，然后将仿真对象导入到贝加莱的Automation studio中直接生成为目标系统。通过这一方式，AVL相比其竞争对手可以更快地完成测试系统的开发。

在汽车工业中，很多创新成果源自赛车运动，因为赛车的底盘、发动机以及其它备件在运动中会承受巨大的物理载荷。在追求高效、节能的今天，我们不仅需要考虑马力和速度，油耗是否高效及运动是否符合其特性也成为了一项必要的标准，因此我们需要把成本效益作为一个整体加以考虑。目前，赛车运动的收益或许仍然是一个天文数字，但是多门、盖装卸应便利家车队都已经开始逐年削减预算。另外，严格的赛车规章制度规定，在一定时期内赛车发动机的设计必须保持不变。

AVL李斯特公司位于奥地利格拉茨，由Hans List博士于50多年前创立。AVL集团活跃于赛车领域，并为F1、Nascar全美房车赛中的大部分车队提供服务，她由四部分组成：先进模拟技术部门(AST)致力于动力总成及汽车的CAE分析软件的开发和应用，AVL Schrick公司是一家赛车引擎制造商，AVL Powertr家用茶具ain Engineering公司负责对动力总成系统进行优化，仪器及测试系统部门主要为外义乌部测试实验室开发发动机试验台系统。“我们的这些测试系统取代了原来需要长期跟踪测试且并不成熟、昂贵的模型系统”，仪器及测试系统部门主管Michael Resl说道。

AVL李斯特公司拥有4000名员工，约50家分公司遍布全球。

位于格拉茨AVL总部大楼前的“大脑”雕塑，象征凝聚智慧的力量。

AVL的测试系统可以对赛车运动中的所有情况进行模拟，包括不同的车速情况、气流对汽车底盘的影响以及发动机的冷却情况。那么AVL的发动机试验台有什么特别的地方呢？AVL流体动力测试系统取代了大型且昂贵的风机，针对相应的外部条件直接控制流体介质的气流、压力和温度。因为之前提到了需要严格限制修改发动机设计，所以在开发赛车发动机时，在试验台上以这种方式优化和调整发动机就显得非常有意义。

它由中国高其中份子新材料研究领域的知名研究专家——中国工程院蹇锡高院士主导

基于在赛车领专业叉车域的丰富经验，AVL在设计针对动力系统的发动机试验台时，放弃了常用的静态介质测试方式。在真实赛车比赛中存在不断的加速与减速，虽然测试条件并不像实际比赛中那普立万公司近日宣布么苛刻；然而，对于该项目的工程师们来说，这依然是一项艰巨的挑战，他们必须为测试介质的压力和温度，设计精确的仿真。另外，测试系统还要适应发动机的大批量生产，而且还需要考虑能对多个发动机品种进行测试。AVL竞赛应用部门首席工程师Josef Mayrhofer在视察发动机生产线时说：“发动机的温度取决于润滑油的粘度，而温度变化又会导致发动机各个运动部件上的压力分布不均，这样容易导致发动机受损。因此，模拟这样的情况是一项具有挑战性的任务。”

通过仿真快速完成任务

软件方案工程师Michael Hofer对分派给他的任务一直有这样的问题：“建立起来的模型，如何才能及时进行是否正确的验证呢？”针对这一问题，首先我们可以通过使用一些状态模型对一些控制组件进行仿真，这给我们进行验证工作提供了一个很好的切入点。来自美国知名软件开发商The Mathworks公司的MATLAB Simulink 仿真软件显然是一个不错的选择。早在上世纪90年代初，AVL就引进了这款软件，用于控制技术产品的开发。随后，我们还可以利用该软件众多的模型库对整个过程进行仿真。“我们只花了差不多一个星期的时间，就对流体动力系统控制元件的性能得出了初步的结论”，Michael Hofer汇报说。

目前的一个市场要求是，流体动力系统应该独立于主试验台的整个自动化应用之外。Simulink 的使用得到了客户的称赞，部分原因是其技术语言相比程序代码更易理解和操作，而且系统可以处理大多数的文档任务。现在，大多数客户还可以将流体状态模型归档，这样无需额外编程就能直接使用Simulink 生成代码。

流体动力测试系统的核心是：贝加莱X20总线型CPU和14个集成I/O的子系统

自从基于工业PC多用表的控制技术诞生之日起，AVL和贝加莱就在很多领域进行了广泛而卓有成效的合作。当然，其他控制系统制造商也被考虑过。“然而，事实证明贝加莱是唯一值得信赖的供应商，他们能够确保控制系统高效可靠”，Michael Hofer回忆道。因此，他们决定使用贝加莱X20总线型CPU和14个集成I/O的子系统。在这个项目中，自动化系统承担着十分重要的任务，十个控制单元拥有各自不同的确定的循环时间，从1Hz（1s）到100Hz（10ms）不等，定性分时多任务的PLC技术在这里发挥了很大的作用。

贝加莱Automation Studio编程软件可以编译从MATLAB Simulink 仿真工具中自动生成的代码。

AVL李斯特公司仪器及测试系统部门主管Michael Resl说：“在制造商的开发过程中，对发动机、变速箱和零件的测试是对高成本跟踪测试的一个非常理想的补充。”

自动生成代码大大节省开发时间

结果表明，该研发模式相比在真实系统中进行冗长的测试，大大缩短了开发周期。从2008年5月到同年的11月，该流体动力系统仅仅花费了6个月的时间就完成了从设计到交货。“系统还可以快速完成调整，以便于测试不同种类的发动机”，Michael Hofer高兴地说。“当需要测试新种类的发动机时，通过增加另外的阀门和控制单元，我们在一个小时之内就能完成所有调整工作，在阀门安装的同时可以完成应用软件更新；在新版本的软件中还可以实现自动识别。”时间因素并不是该研发模式的唯一优势。“通过使用仿真技术，我们在不花费大量时间和精力的情况下，解决了如此复杂的问题，在以前是很难想象的”，Josef Mayrhofer在总结Simulink 和贝加莱自动化技术相结合的优势时说道。

AVL李斯特公司简介：

成立时间：1948年

员工人数：4100人

年营业额：6.35亿欧元

公司地址：总部位于格拉茨（奥地利），45个分公司遍布全球

产品＆服务：AVL是全球规模最大的从事内燃机设计开发、动力总成研究分析以及有关测试系统和设备开发制造的私有公司。

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