MATLAB 幫助豐田公司設(shè)計(jì)未來(lái)
豐田公司充分利用了MATLAB, Simulink, Stateflow 與 Real-Time Workshop 所提供的集成設(shè)計(jì)環(huán)境來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模、測(cè)試與優(yōu)化控制策略。新的設(shè)計(jì)流程大大節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，使得工程師可以只需要采用較少的硬件原型系統(tǒng)就可以驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì)思路。與MathWorks公司合作，豐田的工程師在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)可以從概念設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真驗(yàn)證直到實(shí)際的產(chǎn)品代碼都在這一無(wú)縫集成的環(huán)境中完成。
市場(chǎng)的挑戰(zhàn)
隨著設(shè)計(jì)周期的縮短、產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高、開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)費(fèi)用的減少，豐田公司的工程師感到他們需要一種替代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的新途徑。 他們?cè)?jīng)嘗試過(guò)的方法 (即便在不考慮開(kāi)銷和效率的情況下) 所遇到的主要問(wèn)題還是硬件原型的不完備，整個(gè)設(shè)計(jì)在工程化時(shí)需要重新設(shè)計(jì)和重新編程。因此豐田公司開(kāi)始尋找一種新的方法來(lái)填補(bǔ)傳統(tǒng)與現(xiàn)代的汽車電子控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之間的空白，使得需求定義者，控制器設(shè)計(jì)人員及編程人員有一個(gè)共同的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
解決方案
與 MathWorks公司達(dá)成戰(zhàn)略伙伴
豐田公司采用了MathWorks公司的MATLAB，Simulink，Stateflow及Real-Time Workshop 作為一個(gè)總體設(shè)計(jì)工具。豐田公司與Mathworks 成為戰(zhàn)略合作伙伴已有10年的歷史，豐田公司的發(fā)言人Akira Ohata 說(shuō)"10年來(lái)，我們使用Mathworks的工具的范圍在不斷擴(kuò)大展，豐田公司現(xiàn)有400多個(gè)MATLAB，Simulink 及Stateflow 在運(yùn)行，這些工具已經(jīng)成為仿真、數(shù)字信號(hào)處理及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，要列出這些工具所有的應(yīng)用幾乎是不可能的"。
MathWorks公司的工具集在豐田的電控單元（ECU）開(kāi)發(fā)部起著無(wú)可替代的作用，隨著新標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)及性能的提高，豐田公司工程師正在使用這些工具來(lái)設(shè)計(jì)新的燃油噴射邏輯及傳動(dòng)系控制系統(tǒng)。
從概念到C代碼的一體化環(huán)境
有了Mathworks公司的設(shè)計(jì)平臺(tái)，豐田公司的工程師在統(tǒng)一的平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模、仿真及編程實(shí)現(xiàn)控制策略，這具有很大的優(yōu)勢(shì)。例如，豐田傳動(dòng)系控制器的性能可以在一個(gè)直觀，有自動(dòng)文檔生成能力環(huán)境-Simulink 及 Stateflow中來(lái)設(shè)計(jì)完成。
控制工程師可以直接與這些 "可執(zhí)行的需求" 打交道，來(lái)優(yōu)化控制策略和系統(tǒng)的性能，直接通過(guò)Real-Time Workshop生成工程師期望的C代碼。
快速控制原型與硬件在回路仿真
豐田公司的工程師使用Real-Time-Workshop自動(dòng)生成的代碼與德國(guó)dSPACE公司的實(shí)時(shí)硬件，實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試及虛擬原型的工作。豐田公司進(jìn)行了兩種類型的應(yīng)用：一種是硬件在回路仿真，這可以在一個(gè)虛擬環(huán)境中測(cè)試ECU。另一種應(yīng)用就是ECU的快速實(shí)時(shí)原型， 它可以代替真實(shí)的ECU，控制真實(shí)的對(duì)象。
豐田公司使用MathWorks及dSPACE的軟硬件產(chǎn)品來(lái)虛擬實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)模型，用來(lái)調(diào)試ECU的硬件、軟件。HIL的測(cè)試環(huán)境降低了費(fèi)用，更容易分析系統(tǒng)的性能，允許在冷起動(dòng)及熱起動(dòng)幾種不同工況下進(jìn)行分析。 使用快速原型環(huán)境，豐田公司的工程師可以進(jìn)行控制算法，控制邏輯方面的研究，選擇最佳的控制方案。
通過(guò)使用dSPACE硬件代替ECU的部分功能來(lái)真實(shí)控制一個(gè)傳動(dòng)系對(duì)象，這可以讓工程師的精力集中在需提高或加強(qiáng)的控制部分。 豐田公司現(xiàn)在使用MATLAB，Simulink， Stateflow， RTW及dSPACE來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳動(dòng)系項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)、分析、開(kāi)發(fā)及測(cè)試。
成果與效益
新產(chǎn)品上市更快、更便宜：通過(guò)Mathworks及dSPACE的產(chǎn)品，豐田公司的工程師可以更快地開(kāi)發(fā)和測(cè)試他們的想法。 整個(gè)ECU開(kāi)發(fā)過(guò)程更緊湊，設(shè)計(jì)周期明顯縮短。
減少嵌入式編碼的時(shí)間： 豐田公司在1998年的全球汽車會(huì)上（Troy，Michigan）提供了一個(gè)數(shù)據(jù)表格，其表明利用Simulink/Stateflow/Real-Time Workshop產(chǎn)生的代碼比豐田公司自己的手寫(xiě)代碼，要實(shí)現(xiàn)同樣功能大概代碼只大5%，效率只低15%。
一種改良途徑：豐田公司的Ohata先生說(shuō)："在豐田公司混雜電動(dòng)車項(xiàng)目中，MathWorks 及dSPACE 的產(chǎn)品起著非常重要的作用，它讓我們首先進(jìn)行離線仿真，再使用自動(dòng)代碼生成技術(shù)生成C代碼，并應(yīng)用到真實(shí)的ECU中，這樣做對(duì)豐田公司混合動(dòng)力車（HEV）項(xiàng)目起著非常巨大的作用。"
（轉(zhuǎn)載）
