11.4.1
Sterke punten van Easy5
Hoewel het exporteren van het regelsysteem vanuit Easy5 en het importeren daarvan in Adams bij iedere wijziging van het model steeds opnieuw uitgevoerd moet worden, biedt het werken met een pakket als Easy5 naast Adams duidelijk voordelen.
In eerste instantie vanwege het overzicht dat een dergelijk pakket met een Grafische User Interface (GUI) biedt. Het regelsysteem kan overzichtelijk worden ingedeeld en wanneer gebruik gemaakt wordt van subsystemen voor aparte onderdelen van een regeling, kunnen deze gescheiden worden van de rest van het systeem en op zichzelf in beeld gebracht worden, waarbij de systeemgrenzen van het subsysteem ook duidelijk weergegeven zijn. Naast praktische gebruiksvoordelen biedt dit overigens ook voordelen in de communicatie naar andere partijen.
Daarnaast laat het regelsysteem zich gemakkelijk instellen, omdat alle verschillende onderdelen daarvan op één plek bereikbaar zijn. Het handmatig invoeren van een dergelijk systeem in Adams is minder transparant en vanwege het handmatig opstellen van bepaalde vergelijkingen een tijdrovende bezigheid.
Voor het tunen van onderdelen binnen het model (zoals transferfuncties of state-space matrices) kan de eigen simulatie van Easy5 uiteraard gebruikt worden. Eén van de handigheden hierbij is dat alle signalen binnen het subsysteem ook automatisch worden geplot in het Easy5 Plotter Window, dat automatisch opent na simulatie. Op die manier zijn alle relevante gegevens snel beschikbaar.
Misschien wel één van de grootste voordelen van het gebruik van een programma als Easy5 is de uitgebreide bibliotheek met componenten waarover het programma beschikt. Hydraulische en pneumatische actuatoren kunnen uit de bibliotheek gekozen worden en ingeladen in het model, zonder dat hiervoor handmatig de juiste transferfuncties hoeven worden opgesteld. Daarnaast zou Easy5 ook rekening moeten houden met het gedrag van vloeistoffen en gassen onder druk en thermische effecten.
11.4.2
Minder sterke punten van Easy5
Eén van de minder handige punten die zijn ondervonden tijdens het onderzoek is de afwezigheid van een mogelijkheid tot het invoeren van 'user defined functions' in een model. Zo is de polynoom die is opgesteld voor de distributie van de rolstabilisatie ingevoerd door middel van koppeling van blokken die de input tot een bepaalde macht verheffen en andere blokken die deze waarde weer met een getal vermenigvuldigen, om bij de som der delen tenslotte een constante parameter op te tellen (a*x4 + b*x3 + c*x2
+ d*x + e, zie figuur op pagina 53). Door alle afzonderlijke onderdelen van de polynoom bij elkaar op te tellen is zodoende de functie opgebouwd. Het laat zich raden dat dit bij grotere polynomen een minder handige bezigheid is.
Een andere handicap is de onmogelijkheid tot het symbolisch maken van bijvoorbeeld systeemmatrices. Het lijkt erop dat Easy5 bij de instelling van de diverse bouwblokken alleen 'real values' accepteert en geen symbolen, zoals dit bij MatLab wel mogelijk is. In het laatstgenoemde programma kunnen deze parameters buiten het model in een M-file worden gedefinieerd of berekend. De standaard state-space representatie van het
éénspoormodel bood in elk geval niet de mogelijkheid om symbolen te gebruiken voor de voertuigparameters.
In eerste instantie zijn alle onderdelen van de matrices met behulp van MatLab uitgerekend en deze waarden zijn stuk voor stuk ingevoerd. Later is besloten om het state-space model 'uit elkaar te trekken' en in te voeren in een subsysteem, volgens dezelfde methode als de eerder genoemde polynoom. Dit bood tevens de mogelijkheid om voor één of meerdere van de variabelen uit het state-space model een state variable uit Adams te gebruiken.
Naast de onmogelijkheid om parameters in te voeren in een state-space model is het hoe dan ook onmogelijk om gedurende de simulatie deze extern te beïnvloeden. Alle waarden binnen de matrix zijn vaste waarden.
11.4.3
Gevorderde integratie met MD Adams/Car en Mechatronics
Verdere integratie van Easy5 en Adams/Car blijkt mogelijk te zijn met de
Adams/Mechatronics plug-in. Deze plug-in is vergelijkbaar met de Controls plug-in, alleen bevat de Mechatronics toegevoegde functionaliteit, die het simuleren van automotive regelsystemen moet vergemakkelijken.
Eén belangrijke verbetering in functionaliteit van deze plug-in ten opzichte van de
Controls plug-in, is het feit dat het nu mogelijk is om de complete simulatie vanuit Easy5 uit te voeren. Hiertoe wordt de simulatie in ‘files-only’ modus uitgevoerd, waardoor die bestanden worden aangemaakt, die Easy5 nodig heeft om het Adams/Car model aan te sturen tijdens de co-simulatie.
Daarnaast is het overigens nog steeds mogelijk om het regelsysteem te importeren in Adams/Car. Alleen nu kan het systeem eenvoudiger worden in- en uitgeschakeld. Dit is onder andere mogelijk gemaakt door nieuwe ‘modelling elements’ die informatie
uitwisselen tussen het model en het regelsysteem.
Wanneer er vanuit Adams/Car gewerkt wordt met een geïmporteerd regelsysteem, kunnen met de Mechatronics plug-in belangrijke controller parameters, zoals
versterkingen en off-sets, worden aangepast. Hiertoe kunnen in de External System Library, zoals die door Easy5 geëxporteerd wordt, zogeheten parameter tuning variables worden opgenomen.
11.4.4
Easy5 als centrum van Multi-disciplinaire projecten
De MSC.Adams Extension in Easy5 is slechts één van de verschillende extensies, die het mogelijk maken om Easy5 aan andere softwarepakketten te koppelen. Onder de
compatibele programma’s bevinden zich bijvoorbeeld MatLab&Simulink, MD Nastran en GSDS (Graphical System Design Software).
De open architectuur van Easy5 maakt het dus mogelijk dat Easy5 gebruikt kan worden als spil in Multi-disciplinaire projecten. Dit is interessant, omdat het bij steeds meer projecten gewenst is om verschillende CAE disciplines c.q. tools te integreren, zodat ‘Complete System Prototyping’ mogelijk wordt. Bij deze vorm van engineering wordt een compleet systeem als één geheel in één pakket weergegeven, waarbij voor de
verschillende functionele onderdelen van het systeem ook verschillende extensies gebruikt worden.
Zoals aangegeven in eerdere paragrafen is het simuleren van dynamische systemen, waarbij hydraulica, pneumatica en/of (elektrische) aandrijfcomponenten gebruikt worden één van de sterke punten van Easy5.
Om de minder sterke punten te compenseren of bepaalde functionaliteit toe te voegen, kunnen voor andere functies binnen een systeem andere programma’s worden
ingeschakeld. Zo kan Nastran bijvoorbeeld gebruikt worden, wanneer flexibiliteit van componenten binnen het systeem van belang is voor de prestaties ervan en kan MatLab&Simulink of andere GSDS worden gebruikt voor controller design en het genereren van code. Adams kan uiteraard ingezet worden voor het weergeven van mechanische systemen.
In onderstaande figuur is grafisch weergegeven hoe deze integratie van CAE tools kan worden gebruikt.
12 Symbolenlijst
Latijnse symbolen:
aSt = stabilisator arm (m)
Cx = stijfheid van het betreffende onderdeel (as, stabilisator of veer)
d = delta, verschil F = kracht (N) g = zwaarteversnelling (9,81 m/s2) GA = gewicht voertuigbody (N) h = hoogte (m) l = wielbasis (m)
lx = afstand zwaartepunt tot betreffende as (m)
m = massa (kg) M = moment (Nm)
MZx = massacentrum op betreffende as (-)
px = hoogte rolcentrum betreffende as (m)
s = spoorbreedte (m) SP = zwaartepunt (-) v = snelheid (m/s) Griekse symbolen: δ = stuurhoek Δ = delta, verschil κ = rolhoek (rad) ρ = bochtstraal (m) Subscripts: A = body (‘Aufbau’) h = achter (‘hinten’) L = stuurwiel (‘Lenkrad’) v = voor (‘vorne’)