AT528055A1 - Method for configuring and integrating a simulation model from a source test system into a target test system - Google Patents
Method for configuring and integrating a simulation model from a source test system into a target test systemInfo
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- AT528055A1 AT528055A1 ATA50173/2024A AT501732024A AT528055A1 AT 528055 A1 AT528055 A1 AT 528055A1 AT 501732024 A AT501732024 A AT 501732024A AT 528055 A1 AT528055 A1 AT 528055A1
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Konfigurieren und Integrieren eines Simulationsmodells (20) aus einem Ausgangstestsystem (10) in ein Zieltestsystem (46) vorgeschlagen, bei dem in einer neutralen Abstraktionsschicht (44) aus ermittelten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten eines Ausgangstestsystems (10) eine Metadatenstruktur (47) durch eine Konvertierung geschaffen wird, die einfach und automatisiert durch eine nachfolgende Konvertierung auf ein neues Zieltestsystem übertragen werden kann.A method is proposed for configuring and integrating a simulation model (20) from a source test system (10) into a target test system (46), in which a metadata structure (47) is created by conversion in a neutral abstraction layer (44) from determined model configuration data and test system configuration data of a source test system (10), which metadata structure can be transferred to a new target test system in a simple and automated manner by a subsequent conversion.
Description
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Verfahren zum Konfigurieren und Integrieren eines Simulationsmodells aus einem Method for configuring and integrating a simulation model from a
Ausgangstestsystem in ein Zieltestsystem Source test system into a target test system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konfigurieren und Integrieren eines The invention relates to a method for configuring and integrating a
Simulationsmodells aus einem Ausgangstestsystem in ein Zieltestsystem. Simulation model from a source test system to a target test system.
Es sind verschiedene Testsysteme bekannt, die insbesondere zum Testen von Fahrzeugen oder Fahrzeugkomponenten, sowie deren Steuerungssoftware, Steuerungshardware oder Hochspannungskomponenten dienen. Diese Testsysteme können als Software-in-the-LoopPrüfsysteme, Hardware-in-the-Loop-Prüfsysteme, physische Prüfsysteme, mechanische Prüfstände oder Hochspannungsprüfsysteme ausgeführt sein. Alle diese Testsysteme beinhalten üblicherweise Simulationsmodelle in Form eines geschlossenen Regelkreises, über welche die zu prüfende Einheit mit dem Rest des Systems verbunden ist, so dass die Simulation und der physisch vorhandene Prüfling sowie die gegebenenfalls zusätzlich vorhandenen Komponenten des Testsystems wie in einem realen System zusammenarbeiten. So ist es bei automobilen Testsystemen üblich, den Prüfling mit einem Simulationsmodell zu kombinieren. Ein Beispiel hierfür wäre die Kombination eines realen Motors mit einem Simulationsmodell für sein Various test systems are known, which are used in particular for testing vehicles or vehicle components, as well as their control software, control hardware, or high-voltage components. These test systems can be designed as software-in-the-loop test systems, hardware-in-the-loop test systems, physical test systems, mechanical test benches, or high-voltage test systems. All of these test systems usually include simulation models in the form of a closed control loop, via which the unit to be tested is connected to the rest of the system, so that the simulation and the physically present test object, as well as any additional components of the test system, work together as in a real system. For example, in automotive test systems, it is common to combine the test object with a simulation model. An example of this would be the combination of a real engine with a simulation model for its
Abgassystem. Exhaust system.
Die Anbieter solcher Testsysteme bieten Technologien zur Integration verschiedener Simulationsmodelle in deren Testsysteme an. Diese Integration erfordert jedoch eine Vielzahl manueller Schritte. So müssen beispielsweise die Eingänge und Ausgänge von Simulationsmodulen und deren Verbindungen zu einer Steuerlogik und einem Steuergerät des Testsystems über physikalische Ein- und Ausgänge und häufig mit der Hardware des elektronischen Steuergeräts des Prüflings ebenso definiert werden wie vorhandene Ein- und Ausgänge sowie die Verbindungen zwischen verschiedenen Modellen, also rein virtuelle Verbindungen. Alle diese Beziehungen werden als Modellkonfiguration und Testsystemkonfigurationen bezeichnet und sind in einer entsprechenden Suppliers of such test systems offer technologies for integrating various simulation models into their test systems. However, this integration requires a large number of manual steps. For example, the inputs and outputs of simulation modules and their connections to a control logic and an ECU of the test system must be defined via physical inputs and outputs, and often with the hardware of the electronic control unit of the test object, as well as existing inputs and outputs and the connections between different models, i.e., purely virtual connections. All these relationships are referred to as model configurations and test system configurations and are defined in a corresponding
Konfigurationssoftware zu hinterlegen. Configuration software to be stored.
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Eine derartige Software kann in verschiedene Schichten entsprechend ihrer anzupassenden Such software can be divided into different layers according to the
Bereiche unterteilt werden. areas are divided.
Zu diesen Bereichen gehören beispielsweise die Anpassung der Parameter eines Simulationsmodells, also vorzugebende Größen, die in den mathematischen Beziehungen als Modelleingaben und Modellausgaben genutzt werden müssen, um das zu simulierende Modell zu Charakterisieren sowie die ausführbaren Simulationsmodelle selbst, die in verschiedenen Formaten vorliegen können. Des Weiteren gehören hierzu alle Informationen bezüglich der Verbindungen zwischen Ein- und Ausgängen, also sowohl die Softwareschnittstellen zwischen Simulationsmodellen und physischem Testsystem sowie dem Prüfling als auch die Informationen bezüglich der vorhandenen physikalischen Verbindungstypen und ihrer Attribute. Diese sind insbesondere als Bussysteme oder andere digitale oder auch analoge These areas include, for example, the adjustment of the parameters of a simulation model, i.e., the specified variables that must be used in the mathematical relationships as model inputs and outputs to characterize the model to be simulated, as well as the executable simulation models themselves, which can be available in various formats. Furthermore, this includes all information regarding the connections between inputs and outputs, i.e., both the software interfaces between simulation models and the physical test system and the test object, as well as the information regarding the existing physical connection types and their attributes. These are particularly available as bus systems or other digital or analogue
Schnittstellen ausgeführt. Interfaces executed.
Zusätzlich muss die Software eine Konvertierungslogik zwischen den simulierten physikalischen Signalen und den physikalischen Eingängen und Ausgängen aufweisen, wobei die beispielsweise in einer physikalischen Einheit vorhandenen Signale entsprechend in In addition, the software must have a conversion logic between the simulated physical signals and the physical inputs and outputs, whereby the signals present, for example, in a physical unit are converted accordingly into
elektrische Signale umzuwandeln sind. electrical signals are to be converted.
Alle diese Schichten bilden mit ihren Interaktionen, Parametern, Formaten eine All these layers, with their interactions, parameters, formats, form a
mehrdimensionale Umwandlungsstruktur. multidimensional transformation structure.
Das Problem ist, dass es derzeit keine Standardstruktur für solche mehrschichtigen Systeme gibt, die es ermöglichen Simulationsmodelle von einem Testsystem auf ein anderes Testsystem zu übertragen. In der Regel werden die Simulationsparameter und die Beschreibung der E/AInformationsebene des Modells durch das jeweilige Simulationstool des Testsystems definiert. Wenn das Modell für ein Zieltestsystem kompiliert wird, müssen alle Informationen, die benötigt werden, also alle Konfigurations- und Formatanpassungen entsprechend manuell vorgenommen werden, um das Zieltestsystem zu konfigurieren. Dies ist nicht nur sehr The problem is that there is currently no standard structure for such multi-layered systems that allows simulation models to be transferred from one test system to another. Typically, the simulation parameters and the description of the model's I/O information level are defined by the test system's respective simulation tool. When the model is compiled for a target test system, all required information—that is, all configuration and format adjustments—must be made manually to configure the target test system. This is not only very
zeitaufwändig, sondern ist auch aufgrund der menschlichen Eingriffe fehleranfällig. time-consuming, but is also prone to errors due to human intervention.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Konfigurieren von Testsystemen mit The task therefore arises to develop a method for configuring test systems with
Simulationsmodellen zur Verfügung zu stellen, mit dem möglichst weitestgehend automatisiert To provide simulation models that can be automated as far as possible
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Simulationsmodelle von einem Testsystem in ein anderes Testsystem übertragen werden Simulation models are transferred from one test system to another test system
können. can.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Konfigurieren von Testsystemen mit This task is achieved by a method for configuring test systems with
Simulationsmodellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Simulation models with the features of claim 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Konfigurieren und Integrieren eines Simulationsmodells aus einem Ausgangstestsystem in ein Zieltestsystem, umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird eine erste Modellkonfiguration und eine erste Testsystemkonfiguration eines Ausgangstestsystems in einer Extraktionsschicht identifiziert und die zugehörigen ersten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten aus dem Ausgangstestsystem in die Extraktionsschicht übertragen. Dabei sind unter der Modellkonfiguration und den zugehörigen Daten diejenigen Daten zu verstehen, die das Simulationsmodell betreffen und unter den Testsystemkonfigurationsdaten diejenigen Daten, die das umliegende System, in dem das Simulationsmodell eingebettet ist, charakterisieren. Hierzu können auch Daten bezüglich eines Prüflings gehören. Bei der Identifizierung wird auch das Format identifiziert, in dem die Daten vorliegen. Daraufhin werden die ersten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten aus der Extraktionsschicht in eine neutrale Abstraktionsschicht übertragen. In dieser neutralen Abstraktionsschicht werden die ersten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten in Metadaten konvertiert, um sie maschinell und automatisiert verarbeiten zu können. Die Metadaten können dabei in verschiedenen Formaten oder Standards angegeben werden. Durch diese Standards wird eine Interoperabilität gewährleistet, also einerseits eine Austauschbarkeit von Informationen und andererseits eine Zusammenarbeit von zwei oder mehreren Systemen. Die Informationen sind entsprechend anwendungsübergreifend nutzbar. Durch die Wandlung in Metadaten können Daten zwischen verschiedenen Systemen und Anwendungen ohne Informationsverlust ausgetauscht und verarbeitet werden. Im vorliegenden Fall liegt insbesondere eine syntaktische Interoperabilität vor, bei der die gesammelten Daten einer gemeinsamen Syntax folgen. Als Beispiel kann das XML-Format dienen, da alle möglichen Elemente und die Regeln zu ihrer Verknüpfung hierin festgelegt sind. Diese Metadaten werden in einer definierten neutralen The inventive method for configuring and integrating a simulation model from a source test system into a target test system comprises the following steps. First, a first model configuration and a first test system configuration of a source test system are identified in an extraction layer, and the associated first model configuration data and test system configuration data are transferred from the source test system to the extraction layer. The model configuration and the associated data are understood to mean the data relating to the simulation model, and the test system configuration data are understood to mean the data characterizing the surrounding system in which the simulation model is embedded. This can also include data relating to a test object. During the identification process, the format in which the data is available is also identified. The first model configuration data and test system configuration data are then transferred from the extraction layer to a neutral abstraction layer. In this neutral abstraction layer, the first model configuration data and test system configuration data are converted into metadata for automated processing. The metadata can be specified in various formats or standards. These standards ensure interoperability, meaning the exchange of information on the one hand, and the collaboration between two or more systems on the other. The information can therefore be used across applications. By converting it into metadata, data can be exchanged and processed between different systems and applications without any loss of information. In this case, syntactic interoperability is particularly important, where the collected data follows a common syntax. The XML format can serve as an example, since all possible elements and the rules for linking them are defined therein. This metadata is stored in a defined, neutral
Metadatenstruktur der neutralen Abstraktionsschicht gespeichert. Metadata structure of the neutral abstraction layer.
Im Folgenden werden eine zu übertragende Modellkonfiguration und eine zweite In the following, a model configuration to be transferred and a second
Testsystemkonfiguration sowie die zugehörigen zu konfigurierenden -3-Test system configuration and the associated -3- to be configured
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Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten eines Zieltestsystems identifiziert und gespeichert. Dies kann entweder vollautomatisiert oder auch manuell erfolgen. Durch einen Vergleich der Metadaten der neutralen Metadatenstruktur des Ausgangstestsystems mit den zu konfigurierenden Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten des Zieltestsystems werden daraufhin zu übertragende Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten identifiziert. Mit diesen Daten wird die Metadatenstruktur des Ausgangstestsystems an die Testsystemkonfiguration und die Modellkonfiguration des Zielsystems durch Überschreiben nicht zu übertragender Metadaten des Ausgangstestsystems durch hinzuzufügende Metadaten des Zieltestsystems angepasst und so eine neue angepasste Metadatenstruktur für das Zieltestsystem geschaffen. Diese angepasste Metadatenstruktur wird in eine Übertragungsschicht übertragen und in der Übertragungsschicht werden die Metadaten der angepassten Metadatenstruktur in Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten des Zieltestsystems konvertiert. Abschließend werden diese konvertierten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten aus der Übertragungsschicht in das Zieltestsystem übertragen. Durch die Verwendung der neutralen Abstraktionsschicht mit ihrer festen Metadatenstruktur können das Ausgangstestsystem und gegebenenfalls das Zieltestsystem strukturell beschrieben werden, so dass alle konvertierten Daten automatisiert auffindbar sind. Zusätzlich können Prozesse initiiert werden, um Programmieranweisungen zu realisieren. Alle Inhalte können bewertet, definiert und strukturiert werden und die Beziehungen zwischen dem Ausgangstestsystem und dem Zieltestsystem beschrieben werden. Es wird entsprechend möglich, ein Simulationsmodell automatisiert von einem Ausgangstestsystem in ein Zieltestsystem zu übertragen, wobei alle nutzbaren Daten des Ausgangstestsystems dem Zieltestsystem zur Verfügung gestellt werden, ohne dass zusätzliche manuelle Schritte erforderlich sind. Auf diese Weise wird der Konfigurationsaufwand bei der Übertragung von Simulationsmodellen erheblich reduziert und Model configuration data and test system configuration data of a target test system are identified and stored. This can be done either fully automated or manually. By comparing the metadata of the neutral metadata structure of the source test system with the model configuration data and test system configuration data of the target test system to be configured, the model configuration data and test system configuration data to be transferred are then identified. Using this data, the metadata structure of the source test system is adapted to the test system configuration and the model configuration of the target system by overwriting metadata of the source test system that is not to be transferred with metadata of the target test system to be added, thus creating a new, adapted metadata structure for the target test system. This adapted metadata structure is transferred to a transfer layer, and in the transfer layer, the metadata of the adapted metadata structure is converted into model configuration data and test system configuration data of the target test system. Finally, this converted model configuration data and test system configuration data is transferred from the transfer layer to the target test system. By using the neutral abstraction layer with its fixed metadata structure, the source test system and, if applicable, the target test system can be structurally described so that all converted data can be found automatically. Additionally, processes can be initiated to implement programming instructions. All content can be evaluated, defined, and structured, and the relationships between the source test system and the target test system can be described. Accordingly, it becomes possible to automatically transfer a simulation model from a source test system to a target test system, with all usable data of the source test system being made available to the target test system without the need for additional manual steps. This significantly reduces the configuration effort required for transferring simulation models, and
Fehler zuverlässig vermieden. Errors are reliably avoided.
Vorzugsweise erfolgt das Identifizieren der Modellkonfiguration und der Testsystemkonfiguration und der zu konfigurierenden Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten des Zieltestsystems über die neutrale Abstraktionsschicht. Auf diese Weise kann auf eine manuelle Eingabe dieser Daten verzichtet werden. Der gesamte Abgleich der Testsysteme kann dann in der neutralen Abstraktionsschicht durch Vergleich der Preferably, the identification of the model configuration and the test system configuration, as well as the model configuration data and test system configuration data of the target test system to be configured, is carried out via the neutral abstraction layer. This eliminates the need for manual entry of this data. The entire comparison of the test systems can then be performed in the neutral abstraction layer by comparing the
vorliegenden Metadaten des Ausgangstestsystems und des Zieltestsystems erfolgen. available metadata of the source test system and the target test system.
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Vorteilhafterweise enthalten die Modellkonfigurationsdaten die simulierten Komponenten, die Ein- und Ausgänge sowie deren Verbindungen des mindestens einen Simulationsmodells. Über diese Daten wird das Simulationsmodell vollständig definiert. Die Dateien der Ausführungssoftware des Simulationsmodells sind nicht Teil der Modellkonfigurationsdaten, Advantageously, the model configuration data contains the simulated components, the inputs and outputs, and their connections of at least one simulation model. The simulation model is completely defined using this data. The simulation model's execution software files are not part of the model configuration data.
welche jedoch die entsprechenden Verweise auf diese Dateien enthalten. which, however, contain the corresponding references to these files.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die Testsystemkonfigurationsdaten die Ein- und Ausgänge des Ausgangstestsystems und des Zieltestsystems sowie deren Verbindungen und die vorhandenen Komponenten. Auf diese Weise entsteht eine vollständige Definition der beiden Testsysteme in der neutralen Abstraktionsschicht. Eine weitergehende Einrichtung des Zieltestsystems zur Integration des Simulationsmodells ist nicht erforderlich. Die Komponenten können insbesondere den Prüfling, also die unit under test (UUT), beispielsweise das Steuergerät des Testsystems In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the test system configuration data contains the inputs and outputs of the source test system and the target test system, as well as their connections and the existing components. This creates a complete definition of both test systems in the neutral abstraction layer. Further configuration of the target test system for integrating the simulation model is not required. The components can, in particular, be the test object, i.e., the unit under test (UUT), for example, the control unit of the test system.
umfassen. include.
Zur genaueren Anpassung des Simulationsmodells an die Umgebung, in die es eingebettet ist, weisen die Modellkonfigurationsdaten einer simulierten Komponente Simulationsparameter auf, welche Variable und über die Verbindungen übertragene simulierte Signale enthalten. Diese können somit im Ausgangstestsystem anders sein als im Zieltestsystem. Gleiche Variablen können entsprechend übernommen werden, während andere an das Zieltestsystem To more accurately adapt the simulation model to the environment in which it is embedded, the model configuration data of a simulated component contains simulation parameters, which contain variables and simulated signals transmitted over the connections. These can therefore be different in the source test system than in the target test system. Identical variables can be adopted accordingly, while others are adapted to the target test system.
anzupassen sind. need to be adjusted.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform enthalten die Simulationsparameter die im Simulationsmodell hinterlegten mathematischen Beziehungen in Form von Gleichungen oder Karten sowie die zu definierenden Grundwerte und die im Modell ermittelten Werte. Somit In a further embodiment, the simulation parameters contain the mathematical relationships stored in the simulation model in the form of equations or maps as well as the basic values to be defined and the values determined in the model.
wird ein vollständiges Abbild des Simulationsmodells in einer klar definierten Form hinterlegt. A complete image of the simulation model is stored in a clearly defined form.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Testsystemkonfigurationsdaten die Parameter der Komponenten aufweisen, welche die variablen Grundwerte und die über die Verbindungen übertragenen Signale der ermittelten Werte des Ausgangstestsystems enthalten. Dies ist erforderlich, um einen vollständigen Vergleich der beiden Testsysteme vornehmen zu können und sicherzustellen, dass Parameter und Signale, welche in beiden Testsystemen vorhanden Furthermore, it is advantageous if the test system configuration data contains the parameters of the components, which contain the variable basic values and the signals transmitted via the connections of the determined values of the original test system. This is necessary to be able to perform a complete comparison of the two test systems and to ensure that parameters and signals present in both test systems
sind, automatisch übertragen werden können. can be transferred automatically.
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Vorzugsweise werden die Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten über einen Parsing-Algorithmus ausgelesen und zur Übertragung bereitgestellt. Ein solcher ParsingAlgorithmus dient zur Zerlegung und Umwandlung in ein anderes Format, hier also zur Zerlegung und Umwandlung der Konfigurationsdaten in das Metadatenformat. Umgekehrt können xml-Parser verwendet werden, um die Metadaten zu analysieren und die darin Preferably, the model configuration data and test system configuration data are read out using a parsing algorithm and made available for transmission. Such a parsing algorithm is used to decompose and convert the configuration data into another format, in this case, to decompose and convert the metadata format. Conversely, XML parsers can be used to analyze the metadata and extract the information contained therein.
enthaltenen Informationen für das Zieltestsystem bereitzustellen. to provide the information contained therein to the target test system.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden in der neutralen Abstraktionsschicht die Metadatenstruktur des Ausgangstestsystems und/oder die zweite Modellkonfiguration und die angepasste Metadatenstruktur der zu konfigurierenden Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten des Zieltestsystems gespeichert. Dies ermöglicht es, bei erneuter Übertragung eines Modells vom Ausgangstestsystem auf das Zieltestsystem, die gewonnenen und die zusätzlich eingefügten Daten zu nutzen, wodurch die Übertragungszeit noch einmal reduziert wird. Auch kann die Metadatenstruktur des Ausgangstestsystems zur Übertragung auf andere Zieltestsysteme genutzt werden oder die zweite Modellkonfiguration und die zweite Testsystemkonfiguration mit ihren zu —Kkonfigurierenden Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten für die Übertragung von Simulationsmodellen anderer Ausgangstestsysteme auf das gleiche Zieltestsystem genutzt In a further advantageous embodiment, the metadata structure of the source test system and/or the second model configuration and the adapted metadata structure of the model configuration data to be configured and the test system configuration data of the target test system are stored in the neutral abstraction layer. This makes it possible to use the acquired and additionally inserted data when transferring a model from the source test system to the target test system, thereby further reducing the transfer time. The metadata structure of the source test system can also be used for transfer to other target test systems, or the second model configuration and the second test system configuration with their model configuration data and test system configuration data to be configured can be used for transferring simulation models of other source test systems to the same target test system.
werden. become.
Insbesondere beinhalten die Verbindungen der Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten vorzugsweise auch Verbindungen zwischen verschiedenen Simulationsmodellen sowie zwischen dem Zieltestsystem und dem Ausgangstestsystem und den Simulationsmodellen. Auf diese Weise können auch verschiedene Simulationsmodelle unterschiedlicher Ausgangstestsysteme auf einem Zieltestsystem miteinander gekoppelt In particular, the connections between the model configuration data and the test system configuration data preferably also include connections between different simulation models as well as between the target test system and the source test system and the simulation models. In this way, different simulation models of different source test systems can also be linked to one target test system.
werden. become.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht erstmalig die Übertragung von Simulationsmodellen von einem Testsystem auf ein anderes in weitestgehend automatisierter Weise, und zwar unabhängig vom Hersteller der Testsysteme oder der Simulationsmodelle. Dabei werden durch eine Abstraktion aller hardware-, testsystem- und testsystemsoftwarespezifischen Konfigurationsinformationen diese Daten unabhängig in einer The method according to the invention enables, for the first time, the transfer of simulation models from one test system to another in a largely automated manner, independent of the manufacturer of the test systems or the simulation models. Through an abstraction of all hardware-, test system-, and test system software-specific configuration information, this data is stored independently in a
auslesbaren Form standardisiert zur Verfügung gestellt, so dass der Benutzer auf einfache provided in a standardized, readable form so that the user can easily
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Weise Systemkonfigurationen von einem Testsystem zu einem anderen verschieben kann, Way to move system configurations from one test system to another,
wobei alle Format- und Konfigurationsanpassungen automatisch vorgenommen werden. All format and configuration adjustments are made automatically.
Das Verfahren wird im Folgenden am Beispiel einer Übertragung eines Simulationsmodells The procedure is explained below using the example of a transfer of a simulation model
von einem Elektromotorenprüfstand auf einen Inverter-Prüfstand beschrieben. from an electric motor test bench to an inverter test bench.
Die Figur zeigt eine Skizze des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens. The figure shows a sketch of the process according to the invention.
In der Figur ist ein Ausgangstestsystem 10 in Form eines Prüfstands zum Testen eines Elektromotors als Prüfling 12 dargestellt. Dieses besteht aus einem physikalischen Teil 13 des Prüfstands mit einer ersten Testsystemkonfiguration 14, welche ein Dynamometer 16 zur Lastmessung des Prüflings 12 aufweist. Des Weiteren besteht das Ausgangstestsystem 10 aus einer ersten Modellkonfiguration 18 eines Simulationsmodells 20, über welches als simulierte Komponenten 22 ein Fahrzeug 24, ein Fahrer 26 des Fahrzeugs 24, eine virtuelle Steuereinheit 28, eine Batterie 30 und ein Antriebsstrang 32 simuliert werden. Über das Simulationsmodell 20 werden der Prüfling 12 und das Dynamometer 16 angesteuert und die Daten des Prüflings 12 verarbeitet. Ein solches Simulationsmodell 20 kann beispielsweise als Functional Mock-Up, The figure shows an initial test system 10 in the form of a test bench for testing an electric motor as test object 12. This consists of a physical part 13 of the test bench with a first test system configuration 14, which has a dynamometer 16 for measuring the load of the test object 12. Furthermore, the initial test system 10 consists of a first model configuration 18 of a simulation model 20, via which a vehicle 24, a driver 26 of the vehicle 24, a virtual control unit 28, a battery 30, and a drive train 32 are simulated as simulated components 22. The test object 12 and the dynamometer 16 are controlled via the simulation model 20, and the data of the test object 12 is processed. Such a simulation model 20 can, for example, be used as a functional mock-up,
im Simulink-Dateiformat oder im ecp Dateiformat vorliegen. in Simulink file format or ecp file format.
Das Ausgangstestsystem 10 weist verschiedene Ein- und Ausgänge 34, 35, 36, 37 auf, und zwar einerseits Ein- und Ausgänge 34, 35, 36 zwischen dem Simulationsmodell 20 und dem physikalischen Teil 13 des Prüfstands und andererseits virtuelle Ein- und Ausgänge 37 innerhalb des Simulationsmodells 20 zwischen den simulierten Komponenten 22. Zusätzlich weist dieses Ausgangstestsystem 10 entsprechende Verbindungen 38 zwischen den Ein- und Ausgängen 34, 35, 36, 37 auf. Diese schließen somit die Software-Verdrahtungsinformationen zwischen Simulationsmodellen 20, dem Simulationsmodell 20 und dem physikalischen Teil 13 des Prüfstands einschließlich des Prüflings 12, vom physikalischen Teil 13 des Prüfstands einschließlich des Prüflings 12 zum Simulationsmodell 20 ein aber auch die physikalischen Verbindungen vom Simulationsmodell 20 zu den physischen Eingängen und Ausgängen 34, 36. Hier werden üblicherweise Communication Bus Ein- und Ausgänge, wie CAN und CANParameter, EtherCAT und EtherCAT-Parameter oder analoge oder digitale Allzweck-Eingänge The output test system 10 has various inputs and outputs 34, 35, 36, 37, namely, on the one hand, inputs and outputs 34, 35, 36 between the simulation model 20 and the physical part 13 of the test bench and, on the other hand, virtual inputs and outputs 37 within the simulation model 20 between the simulated components 22. In addition, this output test system 10 has corresponding connections 38 between the inputs and outputs 34, 35, 36, 37. These include the software wiring information between simulation models 20, the simulation model 20 and the physical part 13 of the test bench including the test object 12, from the physical part 13 of the test bench including the test object 12 to the simulation model 20 but also the physical connections from the simulation model 20 to the physical inputs and outputs 34, 36. Here, communication bus inputs and outputs, such as CAN and CAN parameters, EtherCAT and EtherCAT parameters or analog or digital general-purpose inputs
oder -Ausgänge oder Pulsweitenmodulations-Generatoren verwendet. or outputs or pulse width modulation generators.
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Die Modellkonfiguration 18 enthält verschiedene Simulationsparameter 40. Diese Simulationsparameter 40 weisen einerseits Variable der jeweils simulierten Komponente und andererseits deren übertragenen Signale auf. Die Simulationsparameter 40 weisen somit die im Simulationsmodell 20 hinterlegten mathematischen Beziehungen in Form von Gleichungen oder Karten, wie die in der Steuereinheit 28 hinterlegte Geschwindigkeits- Drehmoment-Karte des Elektromotors, die Pedal-Karte oder die Auslauftestgleichung aber auch die zu definierenden Grundwerte, wie die Fahrzeugmasse, die Wellensteifigkeit, die Dämpfung und die Massenträgheit des simulierten Antriebsstrangs 32 auf. Diese Simulationsparameter 40 können somit von Anwendung zu Anwendung mit vom Benutzer gewünschten Werten angepasst werden. Die simulierten Signale enthalten beispielsweise vorgegebene Signale bezüglich vorhandener Temperaturen, Geschwindigkeiten oder ähnlichem, welche entweder als The model configuration 18 contains various simulation parameters 40. These simulation parameters 40 comprise, on the one hand, variables of the respective simulated component and, on the other hand, their transmitted signals. The simulation parameters 40 thus comprise the mathematical relationships stored in the simulation model 20 in the form of equations or maps, such as the speed-torque map of the electric motor stored in the control unit 28, the pedal map or the coast-down test equation, as well as the basic values to be defined, such as the vehicle mass, the shaft stiffness, the damping and the mass inertia of the simulated drive train 32. These simulation parameters 40 can thus be adapted from application to application with values desired by the user. The simulated signals contain, for example, predetermined signals relating to existing temperatures, speeds or the like, which can be either
Vorgabe vorhanden sind oder in der Simulation ermittelt werden. Specifications are available or determined in the simulation.
Die Testsystemkonfigurationsdaten enthalten zusätzlich die Parameter der Komponenten, hier also des Dynamometers oder des zu testenden Elektromotors, welche deren variable Grundwerte und die zwischen ihnen gegebenenfalls über die Verbindungen übertragenen The test system configuration data also contain the parameters of the components, in this case the dynamometer or the electric motor to be tested, which are their variable basic values and the data transferred between them via the connections.
Signale der ermittelten Werte des Ausgangstestsystems enthalten. Contain signals of the determined values of the initial test system.
Alle genannten Signale werden über die erwähnten Ein- und Ausgänge 34, 35, 36, 37 sowie die zugehörigen Verbindungen 38 innerhalb des Ausgangstestsystems 10 übertragen, wobei eine Zuordnung der jeweiligen Signale zu den entsprechenden Verbindungen 38 besteht. So weist die simulierte Komponente Antriebsstrang 32 einen Ausgang 34 auf, der über eine Verbindung 38 mit einem Eingang 37 einer Steuerung 41 des Dynamometers 16 verbunden ist. Die übertragene Variable ist der Sollwert der Drehzahl. Des Weiteren weist die simulierte Komponente Antriebsstrang 32 einen Eingang 35 auf, über den vom Prüfling 12 das resultierende Drehmoment übertragen wird. Die simulierte Komponente der virtuellen Steuereinheit 28 weist einen Ausgang 36 auf, über den der Prüfling mit einem Sollwert für das All of the above-mentioned signals are transmitted via the above-mentioned inputs and outputs 34, 35, 36, 37 and the associated connections 38 within the output test system 10, wherein the respective signals are assigned to the corresponding connections 38. Thus, the simulated drive train component 32 has an output 34, which is connected via a connection 38 to an input 37 of a controller 41 of the dynamometer 16. The transmitted variable is the setpoint value of the rotational speed. Furthermore, the simulated drive train component 32 has an input 35, via which the resulting torque is transmitted from the test object 12. The simulated component of the virtual control unit 28 has an output 36, via which the test object is provided with a setpoint for the
Antriebsdrehmoment versorgt wird. drive torque is supplied.
Alle diese Beziehungen und Werte bilden somit die Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten der Modellkonfiguration 18 beziehungsweise der All these relationships and values thus form the model configuration data and test system configuration data of model configuration 18 and the
Testsystemkonfiguration 14, und sind in einer Konfigurationssoftware hinterlegt. Test system configuration 14, and are stored in a configuration software.
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Die Modellkonfiguration 18 und die Testsystemkonfiguration 14 werden in einer Extraktionsschicht 42 zunächst identifiziert und die entsprechenden ermittelten Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten in der vorliegenden Form The model configuration 18 and the test system configuration 14 are first identified in an extraction layer 42 and the corresponding determined model configuration data and test system configuration data in the present form
gesammelt und gespeichert. collected and stored.
Die Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten werden daraufhin in eine neutrale Abstraktionsschicht 44, die auch die Extraktionsschicht 42 enthalten kann, übertragen. In dieser werden alle diese Daten abstrahiert, indem sie in neutrale und allgemein definierte Metadaten umgewandelt werden, die für ein Zieltestsystem 46 erweitert und angepasst werden können. Die entstehende Metadatenstruktur 47 entkoppelt durch ihr standardisiertes Format alle Format-, Konfigurations- und Workflow-Abhängigkeiten von den Testsystemen, aus denen die Daten stammen. Sie ermöglicht es entsprechend, die Konfiguration in einem neutral gestalteten The model configuration data and test system configuration data are then transferred to a neutral abstraction layer 44, which may also contain the extraction layer 42. In this layer, all this data is abstracted by converting it into neutral and generally defined metadata that can be extended and adapted for a target test system 46. The resulting metadata structure 47, through its standardized format, decouples all format, configuration, and workflow dependencies from the test systems from which the data originates. Accordingly, it enables the configuration to be stored in a neutrally designed
Konfigurationswerkzeug vorzunehmen. configuration tool.
Im vorliegenden Fall erfolgt somit ein Vergleich der Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten des Ausgangstestsystems 10 mit dem Zieltestsystem 46, welches im vorliegenden Fall einen Prüfstand eines Wechselrichters betrifft, der den Prüfling 48 bildet. Dieses Zieltestsystem 46 besteht erneut aus einem physikalischen Teil 50 des Prüfstands mit einer ersten Testsystemkonfiguration 52, welche ein Dynamometer 54 und einen Elektromotor 56 aufweist. Des Weiteren soll das Zieltestsystem 46 mit einer gewünschten zu konfigurierenden Modellkonfiguration 58 des Simulationsmodells 20 ausgestattet werden, über welches als simulierte Komponenten 60 nunmehr erneut das Fahrzeug 24, ein Fahrer 26 des Fahrzeugs 24, eine virtuelle Steuereinheit 28, eine Batterie 30 und ein Antriebsstrang 32 simuliert werden sollen. Beim Testen des Wechselrichters als Prüfling 48 muss dieser Antriebsstrang 32 jedoch aufgeteilt werden in ein Getriebemodell 61 und ein den übrigen Antriebsstrang bildendes Antriebsstrangmodell 63. Des Weiteren muss auch diese Modellkonfiguration 58 verschiedene Simulationsparameter 62 enthalten. Während die meisten dieser Simulationsparametern 62 und die vorhandenen Ein- und Ausgänge 64, 65, 66, 67 sowie Verbindungen 68 den Simulationsparametern 40 sowie den Ein- und Ausgängen 34, 36 sowie Verbindungen 38 des Ausgangstestsystems 10 entsprechen, müssen andere ersetzt werden. Die Modellkonfiguration 58 und die Testsystemkonfiguration 52 des Zieltestsystems 46 ist entsprechend zu identifizieren. Dies kann manuell erfolgen oder zumindest teilweise ebenfalls In the present case, a comparison is made between the model configuration data and test system configuration data of the initial test system 10 and the target test system 46, which in this case concerns a test bench for an inverter, forming the test object 48. This target test system 46 again consists of a physical part 50 of the test bench with a first test system configuration 52, which has a dynamometer 54 and an electric motor 56. Furthermore, the target test system 46 is to be equipped with a desired model configuration 58 of the simulation model 20 to be configured, via which the vehicle 24, a driver 26 of the vehicle 24, a virtual control unit 28, a battery 30, and a drive train 32 are to be simulated again as simulated components 60. When testing the inverter as test object 48, however, this drive train 32 must be divided into a transmission model 61 and a drive train model 63 forming the remaining drive train. Furthermore, this model configuration 58 must also contain various simulation parameters 62. While most of these simulation parameters 62 and the existing inputs and outputs 64, 65, 66, 67 as well as connections 68 correspond to the simulation parameters 40 as well as the inputs and outputs 34, 36 and connections 38 of the source test system 10, others must be replaced. The model configuration 58 and the test system configuration 52 of the target test system 46 must be identified accordingly. This can be done manually or at least partially as well.
durch Verwendung der neutralen Abstraktionsschicht 44, indem die vorhandenen by using the neutral abstraction layer 44 by using the existing
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Testsystemkonfigurationsdaten des Zieltestsystems 46 eingelesen und in eine Test system configuration data of the target test system 46 is read in and stored in a
Metadatenstruktur 47 umgewandelt werden. Metadata structure 47 can be converted.
Die Identifikation dieser zu ersetzenden, zu streichenden oder zu ergänzenden Daten erfolgt durch den Vergleich der ersten Modellkonfiguration 18, der Simulationsparametern 40 und der vorhandenen Ein- und Ausgänge 34, 35, 36, 37 sowie der Verbindungen 38 des Ausgangstestsystems 10 mit der gewünschten Modellkonfiguration 58, Simulationsparametern 62 sowie den Ein- und Ausgängen 64, 65, 66, 67 und den Verbindungen 68 des Zieltestsystems 46. The identification of these data to be replaced, deleted or supplemented is carried out by comparing the first model configuration 18, the simulation parameters 40 and the existing inputs and outputs 34, 35, 36, 37 as well as the connections 38 of the initial test system 10 with the desired model configuration 58, simulation parameters 62 as well as the inputs and outputs 64, 65, 66, 67 and the connections 68 of the target test system 46.
Im vorliegenden Fall müssen neben der bereits erwähnten Ersetzung des Modells des Antriebsstrangs 32 durch das neue Antriebsstrangmodell 63 und das Getriebemodell 61 auch die zu übertragenden Variablen mit den zugehörigen Eingängen und Ausgängen 64, 65, 66, 67 geändert werden, da das Ausgangstestsystem 10 drehmomentgesteuert ist, während das Zieltestsystem 46 geschwindigkeitsgesteuert ist. So muss der Ausgang 64 der virtuellen Steuereinheit 28 nunmehr mit dem Prüfling 48, also dem Wechselrichter verbunden werden, um den Sollwert des Drehmomentes zu übermitteln. Der Ausgang 34, der über eine Verbindung 38 mit dem Eingang 37 der Steuerung 41 des Dynamometers 16 verbunden war, muss nunmehr durch einen Ausgang 65 des Getriebemodells 61 ersetzt werden. Auch die hierüber zu übertragene Variable muss ersetzt werden, denn über diesen Ausgang 65 muss nunmehr statt der Drehzahl des Dynamometers das Drehmoment übertragen werden. Auch muss der Eingang 35 der simulierten Komponente Antriebsstrang 32 des Ausgangstestsystems 10 ersetzt werden, da dieser Eingang 66 nunmehr dem Getriebemodell 61 zugeordnet werden muss und statt des In the present case, in addition to the aforementioned replacement of the drivetrain model 32 with the new drivetrain model 63 and the transmission model 61, the variables to be transmitted with the associated inputs and outputs 64, 65, 66, 67 must also be changed, since the source test system 10 is torque-controlled, while the target test system 46 is speed-controlled. Thus, the output 64 of the virtual control unit 28 must now be connected to the test object 48, i.e., the inverter, in order to transmit the torque setpoint. The output 34, which was connected via a connection 38 to the input 37 of the controller 41 of the dynamometer 16, must now be replaced by an output 65 of the transmission model 61. The variable to be transmitted via this output must also be replaced, because the torque must now be transmitted via this output 65 instead of the dynamometer speed. Also, the input 35 of the simulated drivetrain component 32 of the output test system 10 must be replaced, since this input 66 must now be assigned to the transmission model 61 and instead of the
Motordrehmomentes nunmehr eine Drehzahl des Elektromotors zurückgemeldet wird. Motor torque is now fed back to the speed of the electric motor.
Bei den Simulationsparametern 40 bleiben die mathematischen Beziehungen in Form von Gleichungen oder Karten erhalten. Es ist allerdings notwendig, einige Simulationsparameter 70 für das Zieltestsystem 46 und zwar die Grundwerte für die Wellensteifigkeit und die Dämpfung For the simulation parameters 40, the mathematical relationships are retained in the form of equations or maps. However, it is necessary to specify some simulation parameters 70 for the target test system 46, namely the basic values for the shaft stiffness and damping.
zu ändern und die Massenträgheit zu streichen. to change and delete the mass inertia.
Diese Simulationsparameter 70 werden somit mit den vom Benutzer gewünschten Werten in der Metadatenstruktur 47 der neutralen Abstraktionsschicht 44 angepasst. Diese enthält dann eine allgemein gültige angepasste Metadatenstruktur 71 für das Zieltestsystem 46. Diese These simulation parameters 70 are thus adapted to the values desired by the user in the metadata structure 47 of the neutral abstraction layer 44. This then contains a generally valid adapted metadata structure 71 for the target test system 46. This
nunmehr vorhandenen Modellkonfigurationsdaten und Testsystemkonfigurationsdaten können -10-now available model configuration data and test system configuration data can -10-
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nun als Metadaten in eine Übertragungsschicht 72 verschoben werden, in welcher sie in das im are now moved as metadata to a transmission layer 72, in which they are transferred to the
Zieltestsystem notwendige Format konvertiert werden. Target test system required format must be converted.
Auf diese Weise wird das Simulationsmodell 20 des Ausgangstestsystems 10 vollständig und angepasst in das Zieltestsystem 46 übertragen. Weitere manuelle Eingriffe sind nicht erforderlich. Die Metadatenstruktur 47 eines derartig verschobenen Simulationsmodells 20 wird gespeichert und kann so auch zur Übertragung auf andere Testsysteme genutzt werden. Auch kann die entsprechende Metadatenstruktur 47 des Zieltestsystems 46 in der neutralen In this way, the simulation model 20 of the source test system 10 is transferred completely and adapted to the target test system 46. No further manual intervention is required. The metadata structure 47 of such a transferred simulation model 20 is saved and can thus also be used for transfer to other test systems. The corresponding metadata structure 47 of the target test system 46 can also be stored in the neutral
Abstraktionsschicht 44 gespeichert werden. Abstraction layer 44 is stored.
In gleicher Weise können selbstverständlich die Simulationsmodelle beliebiger Testsysteme verschoben werden, und zwar auch zwischen Software-in-the-Loop-Prüfsystemen, Hardwarein-the-Loop-Prüfsystemen auf Signalebene, physischen Prüfsystemen, wie mechanische Prüfsysteme oder Hochspannungsprüfsysteme. Hierbei werden gegebenenfalls beispielsweise auch virtuelle Ein- und Ausgänge durch reale ersetzt. Dies erfolgt mithilfe der In the same way, the simulation models of any test system can be moved, including between software-in-the-loop test systems, hardware-in-the-loop test systems at the signal level, and physical test systems such as mechanical test systems or high-voltage test systems. If necessary, virtual inputs and outputs can also be replaced by real ones. This is done using the
Metadatenstruktur, in der diesbezüglich keine Unterscheidung notwendig ist. Metadata structure in which no distinction is necessary in this regard.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2025179323A1 (en) | 2025-09-04 |
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