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FAULHABER Antriebssysteme

Heitec AG

DMB Technics AG

Alternativ zur Hardware kann der Motor auch in Simulink modelliert und dieses ausführbare Modell als Simulationsblock in die PSpice-Simulation eingebunden werden. Bei diesem komplett virtuellen Ansatz ist im ersten Schritt kein Prototyp mehr erforderlich. Das ist ein enormer Fortschritt in der bisherigen Entwicklungsmethodik und es lassen sich die Kosten für einen Prototypen und die Verifikationszeit einsparen, da alle Messungen virtuell erfolgen und mit der Spezifikation verglichen werden können. Bild 2 zeigt unterschiedliche Kombinationen von Simulatoren und Funktionsmodellen.

Komplexe Systeme, wie in unserem Fall der Antrieb mit einem DC-Motor, werden häufig von mehreren Personen oder unterschiedlichen Abteilungen gemeinsam entwickelt. Das bedeutet, dass unterschiedliche Teile des Antriebs meist unabhängig voneinander entworfen werden, ohne dass die Wechselwirkung zwischen analogem und digitalem Teil, der Software, der Stromversorgung und den Umgebungsbedingungen Berücksichtigung finden. Erst wenn die einzelnen Teilstücke in einem Prototypen zusammenkommen und eine physikalische Verifikation durchgeführt wird, treten Unterschiede zur Spezifikation oder Lücken in der Spezifikation auf.

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Es ist sehr aufwändig und kostspielig, nach dem Start der Entwicklung noch Änderungen zu berücksichtigen und die Auswirkungen allen Mitgliedern des Teams mitzuteilen. Generell steigen die Folgekosten für Änderungen die zu Design-Iterationen führen, je später sie im Designprozess aufkommen. Um die Änderungskosten zu minimieren und den avisierten Produktionsbeginn nicht zu verzögern, ist ein frühes Zusammenführen der Teilentwicklungen in einer einzigen Simulationsumgebung sinnvoll.

Iterationen im Entwicklungsablauf lassen sich reduzieren, wenn eine parallele Methodik zur Anwendung kommt, bei der die Informationen zwischen den Abteilungen jederzeit ausgetauscht werden und allen gleichzeitig zur Verfügung stehen. Auch einzelne Entwicklungsergebnisse sind austauschbar und deren Einfluss auf das Gesamtsystem frühzeitig erkennbar. Alle Ergebnisse lassen sich dann sofort zur Verbesserung nutzen.

Ein solcher Austausch von Informationen über die Aufgabengebiete hinweg erfordert kompatible Werkzeuge und geeignete Schnittstellen in den Tools. Nur wenn Blöcke der anderen Abteilungen schnell, einfach und sicher in der anderen Abteilung verwendet werden können, wird die Methodik von den Anwendern akzeptiert.

Für den Elektronik-Entwickler ist es vorteilhaft, wenn er in seiner ihm vertrauten Simulationsumgebung die anderen Module der Antriebsschaltung als Funktionsblock einbinden kann. Es kann der Programmiercode zur Regelung und ein Verhaltensmodell für den Elektromotor inklusive Last eingebracht werden, sodass sich in dieser virtuellen Welt jetzt die Steuerelektronik und Stromversorgung optimieren lässt.

Im Gegenzug erhält der Programmierer die PSpice-Schaltung in einem ausführbaren Simulink-Block, um seinen Regelalgorithmus auf die Elektronik und das Motormodell in Simulink anzupassen. Wenn ein Teil des Systems bereits physikalisch vorhanden ist, lässt es sich als Hardware-in-the-Loop sowohl in Simulink wie jetzt auch in PSpice einbinden. Bereits verfügbare Schaltungsteile aus vorherigen Lösungen können auf diese Weise für ein Re-Design bereits in der Simulation aus virtuellen Entwicklungen und echter Hardware verifiziert werden.

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