Modellbildung und Simulation eines Dieselmotors unter Dymola und ...
Modellbildung und Simulation eines Dieselmotors unter Dymola und ... Modellbildung und Simulation eines Dieselmotors unter Dymola und ...
Bild 6-2: Kühler in Dymola Auch die Möglichkeit, Gleichungen in beliebiger Form zu implementieren, hilft bei der Verallgemeinerung. Es wird unabhängig von eventuell bekannten Wirkungsrichtungen modelliert, so dass im Fall der Drossel beispielsweise für beide im Abschnitt 1 erwähnten Varianten dasselbe Modell verwenden lässt. Ganz den Vorgaben folgend, werden selbst komplizierte Gleichungen wie z.B. Gleichung (4.4) ohne Anwendereingriff invertiert. Etwas schwierig ist bei diesem Beispiel die Umsetzung der gewünschten Gleichung dennoch. Die Inversion von c p alleine bewältigt der Dymola-Solver gut, in der Kombination mit dem Wurzelterm ist es jedoch notwendig, die Wurzel in der Nähe des Nullpunktes des Radikanten durch einen Polynom-Ansatz zu substituieren. Als programmspezifische Besonderheit ist dies jedoch länger bekannt und existiert in der frei verfügbaren ThermoFluid-Bibliothek bereits als fertig nutzbare Umsetzung [8]. Durch die symbolische Analyse und analytische Umformung eines Modells vor der Simulation werden deutliche Vorteile beim Rechenzeitbedarf und der numerischen Stabilität erzielt. Bei beiden Programmen treten sowohl systematische als auch programmspezifische Besonderheiten auf. Wenn Teilmodelle in Dymola allerdings einmal umgesetzt sind, sind diese aufgrund der Objektorientierung deutlich universeller einsetzbar. Dies führt dazu, dass zahlreiche, großteils frei verfügbare Bibliotheken für Dymola in Modelica-Syntax existieren; neue kommen ständig hinzu [10]. Gerade im Automotive-Bereich sind durch Veröffentlichung der PowerTrain- und der VehicleDynamics weithin nutzbare Arbeiten geleistet worden. 7 Gekoppelte Simulation Beide Simulationsprogramme haben in unterschiedlichen Bereichen deutliche Stärken. Für die reine Modellbildung und Simulation bietet Dymola nahezu alle Möglichkeiten; mit darüber hinaus gehenden Fähigkeiten bezüglich benutzerdefinierter Bedienelemente, Werkzeuge zur Reglerauslegung und zahlreichen weiteren Toolboxen ist Matlab hingegen ungeschlagen. So liegt es nahe, beide Programme im Verbund einzusetzen. Matlab bietet hierfür die offene Schnittstelle der s-function, in denen beliebiger c-Code eingebunden werden kann. Dymola nutzt diese, um mittels des Dymola-Simulink-Interfaces Dymola-Modelle in Simulink einbin-
den zu lassen (Bild 7-1). Hierfür muss das Modell lediglich über die entsprechende Schnittstelle aus Simulink heraus neu übersetzt werden, so dass eine dll anstatt einer allein stehenden ausführbaren Datei beim Compilieren erzeugt wird. Anschließend stehen die unter Dymola als Ein- und Ausgänge des Teilmodells definierten Größen als Schnittstellen zu dem Dymola-Block zur Verfügung, ebenso wie alle Parameter auf der obersten Ebene des Dymola-Modells automatisch aus Simulink heraus belegt werden können. Bild 7-1: Dymola-Motor in Simulink-Umgebung Gerade mit dem Einsatz einer unter Dymola modellierten Regelstrecke, die in eine bestehende Simulink-Umgebung eingebunden wird (Bild 7-1), sind sehr gute Erfahrungen gemacht worden. So kann die gesamte Modellbildung in Dymola erfolgen, alle notwendigen Werkzeuge zur Systemanalyse, Identifikation und Reglersynthese stehen anschließend in der bekannten Umgebung von Matlab zur Verfügung. In der aktuellen Version 5.1b hat Dymola einige Anstrengungen unternommen, um die Bedienung und Visualisierung der Simulation komfortabler zu gestalten, bis ein Vergleich mit Matlab hier bestanden werden kann wird sicherlich noch einige Zeit vergehen. 8 Hardware-Anbindung der Simulationsprogramme Gerade im Motorbereich ist es interessant, Teile eines Simulationsmodells mit realen Komponenten zu einer Hardware-in-the-Loop- oder Software-in-the-Loop-Simulation zusammenzuschließen. Für den vorliegenden Fall ist die nächstliegende Variante, die entwickelten Regler per Steuergeräte-Emulation am realen Motor zu verifizieren. Hierfür stehen prinzipiell
- Seite 1 und 2: Richert, F.; Rückert, J.; Schloße
- Seite 3 und 4: wendet, die durch eine Optimierung
- Seite 5 und 6: 25 Vergleich von P MIHP 20 Relative
- Seite 7: 6 Umsetzung in Dymola Eigene Gleich
den zu lassen (Bild 7-1). Hierfür muss das Modell lediglich über die entsprechende Schnittstelle<br />
aus Simulink heraus neu übersetzt werden, so dass eine dll anstatt einer allein stehenden<br />
ausführbaren Datei beim Compilieren erzeugt wird. Anschließend stehen die <strong>unter</strong> <strong>Dymola</strong><br />
als Ein- <strong>und</strong> Ausgänge des Teilmodells definierten Größen als Schnittstellen zu dem<br />
<strong>Dymola</strong>-Block zur Verfügung, ebenso wie alle Parameter auf der obersten Ebene des <strong>Dymola</strong>-Modells<br />
automatisch aus Simulink heraus belegt werden können.<br />
Bild 7-1: <strong>Dymola</strong>-Motor in Simulink-Umgebung<br />
Gerade mit dem Einsatz einer <strong>unter</strong> <strong>Dymola</strong> modellierten Regelstrecke, die in eine bestehende<br />
Simulink-Umgebung eingeb<strong>und</strong>en wird (Bild 7-1), sind sehr gute Erfahrungen gemacht<br />
worden. So kann die gesamte <strong>Modellbildung</strong> in <strong>Dymola</strong> erfolgen, alle notwendigen<br />
Werkzeuge zur Systemanalyse, Identifikation <strong>und</strong> Reglersynthese stehen anschließend in<br />
der bekannten Umgebung von Matlab zur Verfügung. In der aktuellen Version 5.1b hat <strong>Dymola</strong><br />
einige Anstrengungen <strong>unter</strong>nommen, um die Bedienung <strong>und</strong> Visualisierung der <strong>Simulation</strong><br />
komfortabler zu gestalten, bis ein Vergleich mit Matlab hier bestanden werden kann wird<br />
sicherlich noch einige Zeit vergehen.<br />
8 Hardware-Anbindung der <strong>Simulation</strong>sprogramme<br />
Gerade im Motorbereich ist es interessant, Teile <strong>eines</strong> <strong>Simulation</strong>smodells mit realen Komponenten<br />
zu einer Hardware-in-the-Loop- oder Software-in-the-Loop-<strong>Simulation</strong> zusammenzuschließen.<br />
Für den vorliegenden Fall ist die nächstliegende Variante, die entwickelten<br />
Regler per Steuergeräte-Emulation am realen Motor zu verifizieren. Hierfür stehen prinzipiell
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