Vývoj systému pro efektivní provoz a řízení nákladních

Vývoj systému pro efektivní provoz a řízení
nákladních automobilů
Společnost Scania, přední světový výrobce těžkých nákladních automobilů, autobusů a průmyslových i lodních motorů, vyvinula
nový podpůrný systém zaměřený na úsporu paliva. Systém je postaven na navádění řidiče nákladního automobilu k co nejefektivnější
technice jízdy. Systém byl navržen s využitím nástrojů pro Model-Based Design firmy MathWorks.
Neefektivní technika řízení automobilu může zvýšit emise oxidu
uhličitého a spotřebu paliva až o 10%. Z toho důvodu navrhla
­společnost Scania analytický systém Scania Driver Support pracující v reálném čase, který poskytuje řidičům nákladních automobilů
okamžitou zpětnou vazbu posuzující techniku jejich jízdy (obr. 1).
Systém pomáhá řidičům automobilů Scania od svého zavedení
v září 2009, přispívá k vyšší bezpečnosti jízdy, menšímu opotřebení
brzd a dalších částí a v neposlední řadě k dosažení nižší spotřeby
paliva.
algoritmů již v časných etapách vývojového cyklu. Také byly vyhodnoceny různé návrhy na podobu grafického panelu řidiče.
Následně byly nasazeny generátory kódu, které automaticky
­převádějí modely v Simulinku do zdrojového kódu v jazyce C.
Kód byl nasazen na embedded prototyp a v pozdějších etapách
vývoje i na zvolenou výrobní platformu. Po vygenerování kódu ze
Simulinkových modelů a provedení prvních testů ve vozidle byly
provedeny další simulace, na jejichž základě došlo k úpravě příslušných návrhů. Kód byl pak znovu vygenerován a mohla proběhnout
další iterace. Systém byl takto postupně zdokonalen až do výsledné
podoby. Ve srovnání s ručním programováním umožnilo automatické generování kódu věnovat mnohem více času návrhu algoritmů
na systémové úrovni.
Obr. 1 Grafický panel systému
Model Based Design
Při vývoji systému byla aplikována metoda Model-Based Design
­využívající nástroje MATLAB® a Simulink® firmy MathWorks (obr. 2).
Středem návrhového procesu metodu Model-Based Design je model
systému v prostředí Simulink. Ten je využíván od definice požadavků na finální zařízení, přes návrh dynamického systému, až po jeho
implementaci na cílovou platformu a testování prototypu. Model
systému je během vývoje průběžně zpřesňován a jeho kvalita je testována při simulacích. Pakliže aplikace vyžaduje implementaci na
software/hardware platformu, MBD nabízí automatické generování
kódu z modelu v Simulinku a to včetně kódu pro systémy pracující
v pevné řádové čárce nebo real-time systémy (obr.3). Automatické
generování kódu nejen zásadně zkracuje vývojový cyklus, ale také
odstraňuje obvyklé a časté chyby vznikající při manuálním psaní
programů.
Obr. 3 Generování kódu z modelu v prostředí Simulink
V současné době je systém nasazen na nákladní automobily Scania
řady R, kde zajišťuje nepřetržité aktivní hodnocení jízdy. Zprávy pro
řidiče se zobrazují po příchodu příslušné události a zmizí po několika sekundách od jejích uplynutí.
Závěr
Metoda Model-Based Design umožnila dokončení projektu o šest
měsíců dříve. Simulace pomohly snížit počet reálných testů
i ­testovacích prototipů, což mělo nezanedbatelný dopad na výsledné náklady.
Systém vestavěný v nákladních vozidlech Scania jako první na světě
nabídl řidičům zpětnou kontrolu v reálném čase. Systém pružně
reaguje na nejrůznější aktuálních jízdní scénáře, počínaje brzděním
a konče volbou převodových stupňů.
Kamiony Scania řady R obdržely v roce 2010 ocenění International
Truck of the Year. Porota ohodnotila systém podpory řidičů jako
­„inovativní výukový nástroj schopný poskytovat kontinuální
a ­proaktivní hodnocení řidiče na silnici“.
Obr. 2 Model-Based Design
32
Od modelu systému k výsledné aplikaci
HUMUSOFT s. r. o.
Vývojáři společnosti Scania využili návrhovou metodu MBD v několika krocích. Nejprve byly vytvořeny modely systémů v grafickém prostředí Simulink, včetně prototypu uživatelského rozhraní. Simulace
připravených modelů pomohly vývojářům rychle vyzkoušet nové
nápady, vizualizovat jejich dopad a umožnily verifikaci navrhovaných
Distributor produktů společnosti MathWorks
v České republice a na Slovensku
Pobřežní 20, 186 00 Praha 8, Česká republika
Tel.: +420 2 84 01 17 30, Fax: +420 2 84 01 17 40
[email protected]
www.humusoft.cz
2/2012
Priemyselný softvér