Politecnico di Torino I Facolt di Ingegneria Corso

Politecnico di Torino I Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Tesi di Laurea Sperimentazione HIL di sistemi di frenatura attiva: Impostazione e sviluppo Relatori Prof. Mauro Velardocchia Ing. Paolo Guglielmi Ing. Giuliano Daniele Candidato Lucchino Giovanni 13 Ottobre 2010

Indice Sistemi Hardware In the Loop (HIL) Il banco Prova ABS/ESP Architettura di simulazione Configurazione software

Sistemi HIL Con Hardware-in-the-Loop (HIL) si indicano quelle tecniche di sperimentazione (testing) che prevedono di estrapolare un componente in esame (Hardware) dal sistema in cui è inserito e di ricreare a banco, mediante l’utilizzo di opportuni sistemi, le condizioni di funzionamento reali.

Sistemi HIL Scopo delle prove HIL è di anticipare le verifiche su componenti, sottosistemi e sistemi già nella fase di progettazione e prototipazione, senza attendere la disponibilità del prodotto finale cui sono destinate: test di fault-tolerance (robustezza rispetto ai malfunzionamenti) affidabilità e durata su nuovi componenti possibilità di automatizzare l'esecuzione di lunghe sequenze di test

Il banco Prova ABS/ESP Piano superiore Pinze e dischi Il piano superiore del banco ospita l’intero impianto frenante di una vettura Alfa Romeo 159 1. 9 JTD Mjet. Gruppo di potenza Attuatore idraulico Unità ABS 450 EV – TRW: • Elettronic Control Unit (ECU) Pompa doppia Servofreno • Hydraulic Control Unit (HCU)

Il banco Prova ABS/ESP Piano inferiore Il piano inferiore ospita tutta la circuiteria di condizionamento e la strumentazione per il funzionamento in Real-Time del banco. Un connector block stato E’ occupa Si Ogni ilterzo cuore scheda dell’unita della di acquisizione generazione comunicazione PXI eègestisce èe dotata dell’acquisizione dicreato tutti la dii per un dei generare eblock distribuire tutti ida segnali che comunicazione segnali sottosistemi connector analogici del con banco necessario e digitali il PC attraverso Host a ecollegare eper quindi una il banco. rete con l’impianto frenante si aspetterebbe se fosse l’utente. seriale, ogni canale utilizzando di acquisizione il protocollo con. CAN il relativo realmente installato in vettura. L’assenza di (Controlled sensore o attuatore. Area Network) tali segnali verrebbe diagnosticata come errore di sistema e pertanto non sarebbe possibile utilizzare il sistema ABS/ESP Unità Real Time National Instrument (PXI Target) Controller Scheda FPGA Scheda CAN

Il banco Prova ABS/ESP Postazione di controllo Da questa postazione l’utente è in grado di controllare il banco a distanza e in completa sicurezza. Computer Host controllo Switch logiche dell’attuatore Comandi idraulico Pannello alimentazione Attraverso Su questo terminale questo selettore sono installati è possibile i SWscegliere che realizzazione se utilizzare la la logica di Da questo questa pannello si comanda l’alimentazione di tutti i sistemi del l’attuatore banco, Attraverso manopola è possibile comandare manualmente simulazione controllo delle in elettrovalvole Real Time e che di serie quindi piuttosto consentono che quella all’utente sviluppata di compresi pompaimpostarlo oleodinamica generatore di vuotogestita installati idraulico oppure sullae modalità «AUTO» dal separatamente SW impostare tuttiali parametri internamente laboratorioprima di dinamica della prova e sicurezza e di analizzare del veicolo i risultati a test ultimato

Architettura di Simulazione Viceversa i sensori installati su tutti gli azionamento producono dei segnali di feedback che completano il loop Segnali velocità ruota simulati dal modello Modello Simulink veicolo 14 g. d. l. Ethernet RJ 45 Pannello di controllo Labview Circuiti di condizionamento segnali - Velocità ruote - TC switch - TC Lamp - BLS - VIGN Le informazioni elaborate dai due SW vengono inviate al PC Target si che provvederà Dal pannello controllo Lab. View impostano Il modello didi veicolo implementato in Simulink inoltrarle innecessari tempo reale aglicondizioni attuatori del tutti iaparametri della prova come genera i segnali a simulare Centralina TRW 450 banco. iniziali, tipologiasu direale intervento suie freni, l’installazione vettura simula il condizioni del fondo strada della e degli comportamento dinamico vettura in base ai pneumatici, … segnali provenienti dai sensori I/O Analog/digital PXI 7831 R FPGA Sensori di pressione Pinze freno Circuito freni Alfa 159 – Banco prova Messaggi CAN generati dal modello Simulink I segnali giungono a tutti gli azionamenti NI PXI I/O PXI 8461: Genera la rete CAN veicolo Messaggi CAN generati dalla centralina

Configurazione Software Scheda FPGA La scheda FPGA è un dispositivo digitale, programmabile via software che consente all’utente di gestire in qualsiasi momento le funzionalità implementate. Questo rende ideale il loro uso nelle attività di prototipazione. La programmazione di articola in più punti: Creazione del file base di progetto (. lvproj) dove viene configurato il PXI Configurazione delle periferiche, quindi della FPGA e della CAN Creazione degli strumenti di gestione e programmazione delle periferiche (. VI) Compiling delle istruzioni in linguaggio macchina (. dll) e invio al PXI

Configurazione Software Mapping canali (software) L’ operazione di mapping consiste nel collegare tra loro i tre ambienti del banco così da renderne possibile la comunicazione: Collegamento tra variabili e parametri del modello Simulink con gli indicatori e i controlli di Lab. View Associazione delle porte I/O del modello Simulink ai canali analogici e digitali di acquisizione del banco Tutte le informazioni raccolte durante la simulazione vengono salvate in un file dal DATA LOGGING configurabile durante l’operazione di Mapping

Configurazione Hardware Mapping canali (Hardware) Unitamente al Mapping SW è necessario collegare fisicamente i sensori del banco con le relative porte delle schede di acquisizione all’interno dei connector block.

Picofarad Racing Team L’attività formativa all’interno del Laboratorio Pirelli, presso l’incubatore del Politecnico di Torino, oltre che per la stesura della presente Tesi di Laurea è stata fondamentale per l’acquisizione di importanti tecniche di programmazione di sistemi di acquisizione dati che verranno utilizzate nel proseguimento della mia attività all’interno del Picofarad Racing Team. Tale team ha messo a punto un veicolo completamente elettrico ad alte prestazione che, tra le tante attività, ha partecipato, con grande successo, alcuni giorni fa alla FORMULA ATA EHI.

Grazie per l’attenzione.