ADVISOR معرفی نرم افزار (نسخه 2002)
بسم الله الرحمن الرحیم
2
بعضی از نرم افزارهای شبیه سازی خودرو
Vissim from Visual Soloutions
ADVISOR (Advaned VehIcle SimolatOR)
ARCSIM Vehicle Dynamics Simulation Software
DynamoSim from ProRacing Sim, LLC.
PSM++
3
بعضی از قابلیتهای مهم ADVISOR در مقابل نرم افزارهای مشابه
بسیار مناسب برای ارزیابی سریع چندین سناریو
انتخاب و برآورد کردن عناصر از سیستمهای محرکه مختلف (معمولی، الکتریکی و هایبرید)
تعیین استراتژیهای مدیریت انرژی
بهینه سازی (انتخاب بهینه اجزاء)
4
معرفی ADVISOR
ابزاری برای تحلیل سریع راندمان (Performance) و هزینه سوخت برای خودروهای معمولی، الکتریکی و هایبرید
مجموعه ای از فایلهای مدل، داده و اسکریپت برای استفاده از MATLAB و سیمولینک جهت شبیه سازی خودرو
یک ستون فقرات (پشته) برای شبیه سازی و تحلیل اجزای سیستم محرکه (DriveTrain)
5
تاریخچه ADVISOR
تاریخ ایجاد – 1994
اصلاح به قدر لازم برای کمک به شرکتهای فعال در مدیریت سیستم رانشی خودرو
تلاش برای مستند سازی (Documentation) – ژانویه 1998
کاربران ADVISOR:
2/3 از صنعت – 1/3 از دانشگاه
لیست کوتاهی از شرکتهای مهمی که از ADVISOR استفاده می کنند:
DaimlerChrysler
Ford Motor Company
General Motors Corp.
6
کاربردهای ADVISOR
تخمین هزینه سوخت خودروهایی که هنوز ساخته نشده اند.
بدست آوردن اطلاعات راجع به چگونگی مصرف (و اتلاف) انرژی در انواع خودروها (معمولی، الکتریکی و هایبرید)
مقایسه نسبی گازهای آلاینده خودرو در سیکلهای کاری مختلف
ارزیابی یک استراتژی مدیریت انرژی برای مبدل سوخت خودرو هایبرید
بهینه سازی نسبت دنده ها در سیستم انتقال قدرت جهت حداقل سازی مصرف سوخت، حداکثر سازی کارآیی و غیره
7
مدلهای ADVISOR
معمولاً تجربی :
– تکیه بر بر روابط اندازه گیری شده ”ورودی/ خروجی“ یک عنصر سیستم محرکه
شبه استاتیک :
بدست آمده از اطلاعات جمع آوری شده در حالت ماندگار
– بررسی اثرات گذرا: تصحیح خروجی جهت اعمال اثرات گذرایی مانند اینرسی چرخشی اجزای سیستم محرکه
8
ADVISOR برای پاسخ به چه سوالاتی بکار می رود؟
آیا خودرو قادر به طی کردن مسیر با نمودار سرعت مشخص شده است یا خیر؟
چه مقدار انرژی سوختی یا الکتریکی برای انجام امر فوق مورد نیاز است؟
توزیع گشتاورها و سرعتهایی که موتور پیستونی تحویل داده است، چگونه می باشد؟
کارآیی متوسط انتقال قدرت چگونه بوده است؟
9
محدودیتهای ADVISOR
1- هدف اصلی : تحلیل نه طراحی
یک ابزار تحلیل و نه یک ابزار طراحی مفصل
مدلهای عناصر شبه استاتیک – عدم توانایی پیش بینی پدیده هایی با مقیاس زمانی کمتر از یک دهم ثانیه
2- یک شبیه سازی رو به عقب (Backward)
– شبیه سازی رو به عقب : شبیه سازی که سیکل رانندگی (سرعت) به آن تحمیل می شود و شامل مدل راننده نیست.
شبیه سازیهای رو به جلو : شبیه سازی که شامل مدلی از راننده است که سرعت مورد نیاز را حس کرده و با تغییر مکان پدال گاز یا ترمز واکنش نشان می دهد (سیکل سرعت توسط راننده اعمال می شود) و سپس سیستم محرکه با یک گشتاور به آن پاسخ می دهد.
10
محدودیتهای ADVISOR (ادامه)
2- باس قدرت برای انتقالهای توان الکتریکی بر حسب توان مرتب شده است نه بر حسب ولتاژ یا جریان
3- محور شفت تنها تک محوره (تک دیفرانسیل) است
11
سیستم پیشنهادی و پلاتفرمهای نصب ADVISOR
Recomanded SYSTEM:
Pentium 4 (1000 Ghz or better)
RAM : more than 256 MB (512 MB is good)
MATLAB Version :5.3 or higher (But Not Ver 7 or later)
Platforms:
Windows
Macintosh
UNIX
12
سیستم و پلاتفرم هدف در ADVISOR
ADVISOR در MATLAB نسخه 6.1 ایجاد و تست شده است.
عدم کارکرد در MATLAB 7.0 و نسخه های بالاتر از آن
در نسخه 2004 این مشکلات برطرف گشته است، متنها از حالت رایگان درآمده است.
پلاتفرم مورد استفاده؛ سیستم عامل ویندوز 2000
ولی بر روی سایر ویندوزها نیز باید به خوبی کار کند.
در مورد سایر پلاتفرمها (UNIX و Macintosh):
از نظر MATLAB برای آنها پشتیبانی وجود دارد ولی این نرم افزار در آنها تست نشده است و ضمانتی از جهت کارکرد داده نمی شود.
13
بدست آوردن راهنمایی راجع به ADVISOR
دکمه های Help در تمام پنجره های این نرم افزار
راهنمای online نرم افزار MATLAB
وب سایت نرم افزار:
www.ctts.nrel.gov/analysis
14
قسمت دوم کار با ADVISOR
مراحل انجام شبیه سازی خودرو در ADVISOR :
1- تعریف یک خودرو (عناصر و مشخصات آنها)
2- تنظیم پارامترهای شبیه سازی (سیکل رانندگی، نوع تست، شرایط تست و …)
3- انجام شبیه سازی، بررسی نتایج خروجی و ذخیره سازی آنها برای استفاده های بعدی
15
نصب و شروع به کار با رابط کاربرADVISOR
استخراج فایلهای فشرده شده در یک دایرکتوری مناسب
تنظیم مسیر MATLAB
– حذف مسیر ADVISOR نسخه قبلی
– دایرکتوری جاری = دایرکتوری ریشه محل قرار گیری فایلهای ADVISOR
3. اجرای ADVISOR
افزودن مسیرهای لازم بطور خودکار برای کارکرد مناسب ADVISOR
باز شدن پنجره اولیه ADVISOR
4. کلیک روی دکمه Start برای باز شدن پنجره تعریف خودرو
16
پنجره اولیه ADVISOR
17
پروفایلهای منو
پروفایل منو : لیستی شامل یک سری فایل *.mat که
تعریف کننده قسمتهای زیر می باشد:
– عناصر قرار گیرنده در پنجره تعریف خودرو
لیست سیکلها در پنجره تنظیم شبیه سازی
…
18
باز کردن نتایج شبیه سازیهای ذخیره شده قبلی
امکان ذخیره سازی نتایج بدست آمده از ADVISOR
باز کردن نتایج ذخیره شده :
– کلیک روی دکمه Load Sim Results
– انتخاب فایل نتایج در دیالوگ باز شده
19
پنجره دوم : تعریف خودرو و تنظیم مشخصات آن
امکان تعریف خودروی مورد نظر با انتخاب عناصر و تنظیم پارامترهای آنها
گامهای تعریف خودرو:
1-انتخاب سیستم محرکه
2- انتخاب عناصر
3- تنظیم مقدار مربوط به هر عنصر
20
انتخاب سیستم محرکه
باز کردن منوی لیستی نزدیک دکمه Drivetrain Config
برای انتخاب آرایش سیستم محرکه خودرو
انواع آرایشهای سیستم محرکه :
– معمولی، الکتریکی و هایبرید
انواع مختلف خودروهای هایبرید :
– (سری، موازی، سلول سوختی و غیره)
تعریف سیستم محرکه جدید با گزینه custom
21
لیست انتخاب نوع سیستم محرکه
22
انتخاب عناصر (Components)
انتخاب عناصر (افزودن، حذف یا انتخاب M_file مربوط به آنها )
– استفاده از منوهای لیستی
– کلیک روی آن عنصر در تصویر
– توسط دکمه فشاری (pushbutton) موجود در سمت چپ منوهای لیستی مربوط به هر عنصر
23
انتخاب عناصر
24
تنظیم مشخصات هر عنصر
بعد از انتخاب تمام عناصر مورد نظر برای خودرو، می توان مقدار متغیرهای مربوط به مشخصات هر عنصر را اصلاح نمود.
دو روش برای اصلاح مشخصات هر عنصر :
– استفاده از لیست متغیرهای موجود در پائین پنجره تعریف خودرو و انتخـاب دکمه Edit Var
تایپ کردن یک مقدار مطلوب در جعبه های ویرایشی نزدیک یک عنصر که در سمت راست صفحه قرار دارند.
ویرایش جرم خودرو : دکمه override mass در پائین پنجره
25
پنجره تنظیم مشخصات
26
بارگذاری و ذخیره سازی پیکربندیهای خودرو
بارگذاری پیکربندی یک خودرو خاص :
– دکمه Load Vehicle در بالای پنجره رابط کاربر
ذخیره پیکربندی یک خودرو خاص :
– دکمه Save در پائین پنجره رابط کاربر
قالب ذخیره پارمترهای خودرو :
– قالب M فایل و با نامی شبیه (filename_in.m)
27
28
نمایش نمودارهای بعضی از عناصر
یک قاب نمایش نمودار با قابلیت نمایش نمودارهایی راجع به بعضی از عناصر
نمودارهای قابل نمایش :
کارآیی عناصر
گازهای خروجی
مصرف سوخت
این نمودارها به همراه پوش های مربوط به کارکرد در حالت حداکثر گشتاور در مکان مناسب ترسیم شده اند.
29
انتخاب عنصر
انتخاب نوع نمودار
30
انتخاب خودکار اندازه اجزاء بهینه خودرو (Auto_Size)
قابل فراخوانی از پنجره تعریف خودرو
کاربرد: گزینه Auto_Size خودرو انتخاب شده را در نظر گرفته و پارامترهای مورد نظر خودرو را آنقدر دستکاری می کند تا به اهداف مشخص شده برسد.
در واقع یک مساله بهینه سازی دارای قیود را حل می نماید.
31
تابع هدف و پارامترهای بهینه سازی
تابع هدف:
بهینه سازی وزن خودرو، حداکثر نمودن صرفه جوئی سوخت و حداقل ساختن آلایندگی در یک سیکل حرکتی
پارامترهایی که این گزینه تغییر می دهد:
اندازه گشتاور مبدل سـوخت (موتور احتراقی) :(fc_trq_scale) اندازه گشتاور کنترلر موتور (یا ژنراتور) : (mc_trq_scale)
تعداد ماژولهای باطری
جرم خودرو
جعبه دنده
32
اهداف کارآیی پیش فرض در شبیه سازی Auto_size
حفظ حداقل سرعت 55 مایل بر ساعت در یک شیب (grade) 6 درصدی
بدست آوردن مدت زمانهای تغییر سرعت به صورت زیر:
0 تا 60 مایل بر ساعت در کمتر از 12 ثانیه
0 تا 85 مایل بر ساعت در کمتر از 23.4 ثانیه
40 به 60 مایل بر ساعت کمتر از 5.3 ثانیه
33
پنجره هایی که بعد از انتخاب شبیه سازی Auto Size ظاهر می شوند
پنجره اول – پیکربندی
پنجره دوم – گزینه های مربوط به تست شتاب گیری
پنجره سوم– گزینه های مربوط به تست شیب پیمائی
پنجره چهارم – سطح هایبرید سازی
پنجره پنجم – نتایج انتخاب خودکار اجزاء بهینه
34
35
پنجره خلاصه نتایج انتخاب بهینه اجزاء (Auto_size)
36
دکمه های Back و Continue (یک گام به عقب و یک گام به جلو)
37
پنجره سوم ADVISOR تنظیم پارامترهای شبیه سازی
در اختیار گذاردن گزینه های زیادی راجع به چگونگی تست خودرویی که به تازگی تعریف کرده اید.
انتخاب سیکل رانندگی (Drive Cycle)
ایجاد کننده مسیر رانندگی
قرار دادن بارهای معین در خودرو
تصحیح حالت شارژ (SOC)
…
38
قسمتهای مختلف در پنجره تنظیم شبیه سازی
39
انتخاب سیکل رانندگی (Drive Cycle) ایجاد کننده مسیر رانندگی (Trip Builder)
انتخاب سیکل رانندگی
امکان تنظیم تعداد دورهای سیکل به تعداد دلخواه
امکان تنظیم شرایط اولیه (از جمله دما، فشار هوا و غیره)
قابلیت فیلتر کردن برای هموار سازی سیکل رانندگی
ایجاد کننده مسیر رانندگی
تعریف یک سیکل رانندگی بزرگتر با ترکیب کردن یک سری از سیکلهای رانندگی کوچک
ذخیره سازی سیکل جدید در قالب سیکل عادی و استفاده مانند سایر سیکلها
40
انتخاب گزینه های سیکل رانندگی و ایجاد یک مسافرت جدید
41
قرار دادن بارهای جانبی در خودرو
با انتخاب دکمه Elec.Aux.Loads در پائین پنجره تنظیم شبیه سازی
باز شدن یک واسط گرافیکی برای انتخاب بارهای جانبی مختلف و زمانهای ایجاد / حذف آنها (آنطور که به سیکل رانندگی مرتبط است)
42
43
تصحیح حالت شارژ (SOC)
دو روش برای تصحیح SOC : خطی و دلتا – صفر
– روتین تصحیح SOC خطی : دو شبیه سازی اجرا می کند؛
یک شبیه سازی – یک تغییر مثبت در SOC
شبیه سازی دیگر- یک تغییر منفی در SOC
استفاده از یک برازش خطی به دو نقطه بدست آمده برای بدست آوردن مقدار تصحیح شده متغیرهای مورد نظر
روتین تصحیح دلتا – صفر
تغییر SOC اولیه را به قدری که هنگام اجرای شبیه سازی منجر به عدم تغییر SOC در حالت ماندگار شود (در داخل محدوده تلرانس 0.5± درصد).
44
پارامترهای تصحیح SOC
45
جاده با شیب ثابت
امکان اجرای سیکل رانندگی با استفاده از جاده با شیب ثابت به جای جاده با ارتفاع ثابت (شیب صفر)
امکان مشاهده ارتفاع جاده در نمودار پروفایل سرعت در هر لحظه دلخواه
46
47
شبیه سازی محاوره ای (Interacive)
فعال شدن یک واسط شبیه ساز محاوره ای بلادرنگ در حین اجرای شبیه سازی
نمایش شهودی بسیاری از کمیتها
شتاب گیری خودرو
تغییر دنده
مقدار مصرف سوخت
مسافت طی شده
انواع سرعتها : سرعت لحظه ای، سرعت متوسط
تعداد زیادی از پارامترهای دیگر
48
49
چند سیکله کردن
امکان سرعت بخشی به پروسه اجرای چندین سیکل متفاوت با شرایط اولیه یکسان
50
انواع تستها
روال تست (Test Procedure)
تست شتاب گیری
تست شیب پیمائی
مطالعه پارامتری
51
روال تست (Test Procedure)
امکان انتخاب نوع آزمایش مورد اجرا از منوی لیستی
هر کدام از آزمایشاتی موجود در لیست، یک آزمایش استاندارد طراحی شده برای بررسی شرایط خودرو می باشد، از قبیل
گازهای خروجی
عبور از شیب و غیره
بدست آوردن اطلاعات بیشتر راجع به هر آزمایش
– گزینه Description در سمت چپ صفحه
52
تست شتاب گیری
انجام یک تست شتاب گیری علاوه بر سیکل انتخاب شده درصورت انتخاب گزینه مربوطه
نمایش زمانهای شتاب گیری، حداکثر شتاب و مسافت طی شده در 5 ثانیه در پنجره نتایج
مشاهده خروجی لحظه به لحظه یک تست شتاب گیری
– از منوی سیکل، گزینه CYC-ACCEL
53
گزینه های مربوط به تست شتاب گیری
54
تست شیب پیمائی
انجام یک تست شیب پیمائی علاوه بر سیکل انتخاب شده درصورت انتخاب گزینه مربوطه
شیب نمایش داده شده در پنجره نتایج؛
– حداکثر شیب قابل حفظ در سرعت مشخص شده
55
پنجره پارامترهای مربوط به تست قابلیت عبور از شیب
56
مطالعه پارامتری
کاربرد مطالعه پارامتری:
– مشاهده اثری که چند متغـیر (حداکثر 3 متغیر) روی خودرو می گذارند.
امکان تنظیم نقاط مطلوب و مقادیر پائین و بالای یک متغیر
اجرای یک مجموعه از شبیه سازیها بر روی ماتریس تمام نقاط ورودی؛
برای مثال 2 متغیر ورودی و 3 نقطه برای هرکدام از آنها
در کل اجرای شبیه سازی
57
مطالعه پارامتری، ذخیره سازی و بارگذاری تنظیمات شبیه سازی
58
بهینه سازی متغیرهای استراتژی کنترل (CS)
امکان انتخاب متغیرهای طراحی بکار رفته برای اهداف بهینه سازی و قیود مربوط به هرکدام از آنها (تنظیم شرایط مساله بهینه سازی)
59
پارامترهای بهینه سازی استراتژی کنترل
60
اجرای شبیه سازی (RUN)
اجرای شبیه سازی – کلیک روی دکمه RUN
در پنجره تنظیم شبیه سازی
نمایش نمودار زمانی متغیر انتخاب شده از لیست
61
مشاهده خروجی ها
62
سایر امکانات
پنجره نتایج تحلیل پارامتری
تحلیل خطای دنباله روی
63
با تشکر از توجه شما عزیزان