MapleSim unterstützt Technologie für die Fahrzeugsimulation

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Mit Unterstützung von Maplesoft hat VI-grade, ein Softwareunternehmen für technische Simulationen, die Fahrsimulationstechnologie VI-DriveSim Dynamic entwickelt. Dieser High-End-Simulator ermöglicht es OEMs im Automobilsektor und Rennteams, komplette Fahrzeugkonfigurationen – vom Motor über die Kraftübertragung bis zum Fahrwerk und den Reifen – als virtuelles Fahrzeug mit einem menschlichen Fahrer zu testen.

Die Automobilhersteller konkurrieren untereinander nicht nur auf dem Gebiet der Effizienz und der Sicherheit, sondern auch darum, ihren Kunden das beste Fahrerlebnis zu bieten. Dadurch wird die Entwicklung von Fahrzeugen immer komplexer, wobei immer mehr Disziplinen beteiligt sind. In diesem Zusammenhang ist der Wunsch entstanden, Testfahrern und Bewertern ein simuliertes Fahrerlebnis zu vermitteln, damit deren Feedback möglichst früh in den Entwicklungsprozess einfließen kann. Hierzu führen die Automobilhersteller im komplexen Bewertungsprozess zwischen virtuellen Prototypen und realen Fahrversuchen ein neues Element ein.

Häufig können Testfahrer und Ingenieure die Fahrzeugkonstruktion nicht im gewünschten Umfang beeinflussen, da ihr Feedback im Entwicklungsprozess zu spät kommt. VI-DriveSim Dynamic ermöglicht die Implementierung einer neuen Bewertungsstufe im Entwicklungszyklus, in dem reale Fahrer das virtuelle Fahrzeug testen können. Das Feedback der Fahrer kann anschließend eingebracht und es können Verbesserungen vorgenommen werden, bevor kostspielige Prototypen gebaut werden. Der Simulator muss so genau arbeiten, dass erfahrene professionelle Testfahrer auch kleinste Änderungen im Verhalten des Fahrzeugs bemerken können.

Der VI-DriveSim-Dynamic-Simulator setzt ein virtuelles mathematisches Modell von Fahrzeug und Strecke ein, das auf eine Plattform mit sechs Freiheitsgraden einwirkt, die hierfür eigens von Ansible Motion entwickelt worden ist. Die Eingaben für das virtuelle Modell stammen vom Fahrer im Simulator, der schaltet, lenkt, bremst und beschleunigt. Der Controller für die Plattform steuert in Echtzeit die verschiedenen Antriebe der Plattform, entsprechend der Reaktion des Fahrzeugmodells auf die Eingaben. Die Simulatorplattform liefert damit das Feedback für den Fahrer und erlaubt es ihm so, in natürlicher Weise mit dem virtuellen Fahrzeugmodell zu interagieren.

Hierfür wird ein Modell der Plattform mit inverser Kinematik/Dynamik benötigt, damit die Software weiß, welche Änderungen bei der Plattform die korrekten Kräfte erzeugen, die wiederum auf den Fahrer einwirken, um die Bewegung des Fahrzeugs zu simulieren. Die große Herausforderung besteht darin, die inversen Beziehungen zu ermitteln, die einen möglichst genauen Eindruck von der Reaktion des Systems vermitteln. Hierzu hat Ansible Motion die Software MapleSim von Maplesoft – ein Modellierungs- und Simulationswerkzeug, das auf Systemebene arbeitet – eingesetzt, um das Plattformmodell zu erstellen und die Gleichungen zur inversen Kinematik analytisch zu lösen. Der Zugang zu diesen Gleichungen ist dabei wesentlich und wäre ohne eine symbolisch/analytische Rechenengine wie Maple, auf der MapleSim beruht, nicht möglich gewesen. MapleSim hat für den Controller eine exakte analytische Lösung der inversen Kinematik geliefert und so eine optimale Simulation ermöglicht.

„Die Fahrsimulatortechnologie wird schon bald zu einem festen Bestandteil des Entwicklungsprozesses bei Motorsportteams und Herstellern von Serienfahrzeugen werden“, erklärte Kia Cammaerts, Technischer Direktor bei Ansible Motion. „MapleSim hat zu einem großen Teil dazu beigetragen, dass wir diese Technologie entwickeln konnten. Unser Team wäre ohne ein Werkzeug wie MapleSim nicht in der Lage, unsere Systeme für VI-Grade und unsere anderen Kunden mit der erforderlichen Effizienz zu entwickeln. MapleSim haben wir dazu eingesetzt, die Lösungen zur inversen Kinematik für die Stellantriebe zu entwickeln. Es hat uns Monate mühsamer und fehleranfälliger Arbeit erspart.“

VI-Grades Spitzenprodukt, VI-CarRealTime, steuert das System in Echtzeit mit einem validierten Fahrzeugmodell. Die unlängst angekündigte Partnerschaft zwischen Maplesoft und VI-grade spart Zeit und Kosten bei Anwendungen zur Echtzeitmodellierung, indem Modelle aus MapleSim in VI-CarRealTime integriert werden.

„Die Kombination aus MapleSim und VI-CarRealTime erlaubt eine schnelle und genaue Modellierung automobiler Untersysteme, z.B. Antrieb, Fahrwerk und Lenkung“, ergänzte Paul Goossens, Vice President of Applications Engineering bei Maplesoft. „Die Automobilingenieure können nun sehr viel leichter innovative Ideen umsetzen, sie mit neuen Mitteln gründlicher untersuchen, mögliche Probleme schon früher erkennen und qualitativ hochwertige praktische Lösungen für die konstruktiven Herausforderungen entwickeln.“

VI-DriveSim Dynamic ist vom Vehicle Dynamics International Magazine mit dem Preis für das „Entwicklungswerkzeug des Jahres 2012“ ausgezeichnet worden. Für diese prestigeträchtige Auszeichnung ist VI-DriveSim Dynamic von einer internationalen, unabhängigen Jury aus 15 Fachleuten aus dem Automobilsektor ausgewählt worden.

Über Ansible Motion
Ansible Motion entwickelt und produziert hochwertige professionelle Lösungen für High-End-Simulatoren in den Bereichen Motorsport und Serienfahrzeuge. Das Unternehmen liefert neuartige patentierte Plattformen mit sechs Freiheitsgraden, elektronische Handräder als Eingabegeräte sowie Lösungen für Motion Cueing und Steuerungen, die speziell für Echtzeitsimulationen im Automobilsektor ausgelegt sind. Ansible Motion erstellt komplette Fahrsimulatoren in Zusammenarbeit mit technischen Partnern, die modernste Echtzeit-Dynamikmodelle, Bilderzeugung und Hardware-in-the-Loop-Simulationsumgebungen für PC- und Linux-Plattformen zuliefern.

Über VI-grade
VI-grade entwickelt technische Simulationssoftware und bietet weltweit Ingenieurleistungen für Unternehmen an, die die Lücke zwischen Tests an realen Objekten und technischen Simulationen bei komplexen Entwicklungsaufgaben schließen wollen. VI-CarRealTime ist eine Umgebung zur Fahrzeugsimulation, bei der das gleiche vereinfachte Fahrzeugmodell von den Ingenieuren für die Fahrzeugdynamik und ihren Kollegen, die mit der Steuerung befasst sind, eingesetzt werden kann, um die Leistung des Fahrzeugs und die Steuersysteme zu optimieren. Das Produkt erlaubt es den Ingenieuren, schnell und einfach umfangreiche Studien zur Versuchsplanung (Design-of-Experiments, DOE) sowie zur gleichzeitigen Optimierung mehrerer Parameter durchzuführen.



 

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