dSPACE „Other Fields“

Keď sa spomenie platforma dSPACE, mnoho ľudí si ju spojí s automobilovým priemyslom. A je to tak správne. Väčšina dSPACE zákazníkov pochádza práve z tejto oblasti. Mnohých tak prekvapí, že dSPACE je možné nasadiť aj v iných odvetviach. Nasledujúce riadky uvedú pár – pre niektorých možno prekvapivých – projektov kde dSPACE systémy zohrali dôležitú úlohu. Projekty sú opísané stručne a ku každému nájdete odkaz na obsiahlejší článok.

Pár pojmov na začiatok:
RCP – rapid control prototyping je testovací scenár, pri ktorom beží riadiaci algoritmus na real-time prototypovacej platforme (napr. dSPACE MicroLabBox ) a systém, ktorý chceme riadiť je k nej pripojený
HIL – hardware-in-the-loop je testovací scenár, pri ktorom máme riadiacu jednotku pripojenú k real-time platforme (napr. dSPACE SCALEXIO), ktorá jednotke simuluje riadený systém a jej prostredie
(viac na: efektívny vývoj )

Inteligentné vrty

S ubúdaním jednoducho dostupných ložísk minerálnych olejov a zemného plynu, narastajú nároky na technológie vŕtania, aby bolo možné zdolávať aj zložitejšie geologické podmienky a tak dosiahnuť aj na ťažko dostupné ložiská. Práve kvôli tomu sa nahradzujú klasické vertikálne vrty vrtmi smerovými a horizontálnymi a jedna vrtná veža dokáže ťažiť z viacerých vrtov. Keď k tomu pridáme vysoké teploty, tlaky, meranie vlastností prostredia a sledovanie preťaženia vrtnej hlavice, je potrebné použiť dômyselnú riadiacu elektroniku. Na vylepšenie existujúcej technológie vŕtania používa firma Schlumberger testovacie prostredie, ktoré pozostáva z nástrojov dSPACE, pomocou ktorých je možné vyvíjať a optimalizovať riadiace algoritmy vŕtacej hlavice v laboratóriu, pri rovnakých podmienkach ako počas reálneho vŕtania.

„This testing platform provides engineers with real-time information that lets them make important decisions with regard to the continued drilling path or zoned production tests,“
 –Dr. Mustafa K. Guven, Electrical Machinery and Controls Division at Schlumberger 

celý dSPACE článok

Virtuálne mlieko vo virtuálnych kartónoch

Spoločnosť Tetra Pak sa rozhodla spoľahnúť na dSPACE pri budovaní simulačného prostredia Tetra Pak Simulation Environment (TSE). Tak ako iné odvetvia, aj potravinársky priemysel čelí výzvam pri nasadzovaní svojich produktov na trh. Je to najmä zvyšujúci sa tlak na náklady a konkurencia, ktoré nútia spoločnosti aby optimalizovali svoje procesy a skrátili čas uvedenia produktu na trh. To bol jeden z faktorov, ktorý podnietil spoločnosť k vývoju simulačného prostredia TSE. TSE má dva ciele. Jedným z nich je podpora vývoja softvéru na riadenie procesov pre plniace stroje. TSE to dosahuje simuláciou a optimalizáciou nových konceptov ešte predtým ako vzniknú prototypy strojov a umožnením vývojárom testovať a optimalizovať ich vlastný kód. Druhý cieľ je spúšťať HIL simulácie PLC jednotiek, vrátane riadiaceho softvéru na TSE.

Najväčšie výhody sú

redukcia nákladov a času potrebného na zostrojenie skutočných prototypovacích strojov

odstránenie rizika poškodenia akéhokoľvek hardvéru, ktoré by mohlo nastať pri testovaní s reálnymi systémami

„dSPACE’s com­prehensive know-how and product portfolio are the ideal foundation for building a simulation environment for Tetra Pak beverage filling machines.“
 –Mauro Gargiulo, Tetra Pak

celý dSPACE článok

Virtuálne cievy

Pacienti čakajúci na transplantáciu srdca často potrebujú preklenúť čas do operácie. To sa zvyčajne rieši pomocou implantovateľných púmp. Aby sa vyvinuli kontrolné algoritmy pre tieto umelé srdcia, vedci z University of Queensland modelizovali systém ľudských ciev na počítači a spojili ho s umelým srdcom. Aby mohli umelé srdcia automaticky prispôsobovať svoju čerpaciu silu meniacim sa potrebám krvi (napr. pri cvičení alebo počas spánku) potrebujú vývojári výkonné testovacie prostredie, ktoré dokáže napodobniť ľudský vaskulárny systém v rôznych situáciách. Čo sa podarilo vďaka dSPACE systému, fyzicky pripojeného umelého srdca a simulácii cievneho systému. Takáto sústava umožnila flexibilitu v nastaveniach rôznych testovacích sekvencií.

„With the dSPACE system we were able to build a flexible and efficient development environment for the BiVACOR artificial heart.“
 –Frank Nestler, University of Queensland

celý dSPACE článok

Plynová turbína

USS Makin Island je prvá veľkopodlažná útočná loď námorníctva USA, ktorá použila na svoj pohon plynové turbíny spolu s elektrickými motormi. Elektrické motory sú používané do rýchlosti 22km/h, čo šetrí 25% prevádzkového času turbíny a 1,5 milióna litrov paliva ročne. Plynová turbína oproti parnej znižuje náklady bez zníženia výkonu, je kompaktnejšia a vyžaduje jednoduchšiu údržbu. Nasadenie nového typu turbíny vyžadovalo zmenu riadenia a s tým spojené testovanie nového riadiaceho algoritmu a celej riadiacej jednotky. Okrem toho armáda vyžadovala testovanie núdzových a výstražných funkcií, ale bez skutočnej prevádzky turbíny, čo viedlo inžinierov logicky k simulácii. Výzvou bolo testovanie štartovania lode. Riadiaca jednotka totižto vyžaduje presné signály v určitých fázach štartovania, ktoré musia zodpovedať referenciám. Vďaka simuláciám a dPSACE systémom, bolo možné poradiť si aj s touto požiadavkou. Testovanie pomocou dSPACE bolo úspešné a ďalej nasadené aj na testovanie ďalších komponentov lode.

„Given the tight time constraints on this project, the dSPACE system enabled us to meet the U.S. Navy’s tough gas turbine ECU test specifications.“
 –James A. Turso, Northrop Grumman

celý dSPACE článok

Udržiavanie kontaktu pri 300 km/h

Dnes už nie je problém dosiahnuť pri vlakovej doprave rýchlosť 300km/h. Výzvou je udržať správnu dynamiku spojenia medzi zberačmi a nadzemným vedením, ktorá je veľmi náchylná na vibrácie. Príliš silné alebo slabé prítlačné sily môžu spôsobiť opotrebovanie súčiastok. Preto sa TU Wien a spoločnosť Siemens rozhodli spolupracovať na vytvorení testovacieho systému, ktorý by im umožnil skorú simuláciu a testovanie v laboratórnom prostredí. Testovací systém pozostával zo skutočného pantografu (vďaka modularite simulačných modelov ich mohlo byť pripojených viac), a virtuálneho nadzemného vedenia simulovaného na real-time platforme dSPACE. dSPACE systém poskytol 3 jadrá, z ktorých prvé kontrolovalo základné pripojenie testovacej stanice, druhé vykonávalo prediktívnu reguláciu impedancie a tretie jadro simulovalo nadzemné vedenie. Úspešnú testovaciu zostavu previedli do zmenšenej verzie, ktorá pomáha študentom technickej univerzity vo Viedni pri štúdiu teórie riadenia.

„The dSPACE tools not only reliably cover our high demand for computing power, they also give us the greatest flexibility possible and can be used for a wide range of tasks.“
 –Professor Stefan Jakubek, Vienna University of Technology

celý dSPACE článok
video

3-D Sprinting

Vedci z univerzity v Michigane hľadali metódu, ktorou by mohli úrýchliť 3-D tlač. Všetko to začalo pri obrábacích strojoch, s ktorými pracoval vedúci tímu Chinedum Okwudire. Ten si všimol, že stroje by mohli pracovať rýchlejšie ako je ich aktuálna prevádzková rýchlosť. Dostať sa ale do riadiacich algoritmov obrábacích strojov bolo komplikované, preto prešiel na 3-D tlačiarne. Spolu so svojim tímom sa rozhodol napraviť chyby vzniknuté vibráciami a tým zvýšiť rýchlosť a udržať kvalitu tlače. Použili algoritmus založený na technike kompenzácie vibrácií B-spline (FBS). Projekt bol úspešný a nasadenie algoritmu zdvojnásobilo rýchlosť tlače bez poškodenia tlačeného objektu. K dosiahnutiu tohto cieľa bol znova použitý systém dSPACE.

„dSPACE provided an easy-to-use and reliable platform for prototyping our algorithm within a very short lead time.“
 –Chinedum Okwudire, Associate Professor Mechanical Engineering, University of Michigan

celý dSPACE článok
video