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使用基于模型的开发进行创新的无人机推进设计

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技术
  • 分析与建模 - 数字孪生/模拟
  • 其他 - 电池
适用行业
  • 电子产品
  • 设备与机械
适用功能
  • 产品研发
  • 质量保证
用例
  • 虚拟原型与产品测试
  • 虚拟现实
服务
  • 无人机运营服务
  • 系统集成
关于客户
本案例研究中的客户是 Kappa Electronics,一家专门从事电机控制系统的咨询公司。凭借 70 多年的累积经验和深厚的行业背景,Kappa 为能够解决复杂问题并提供卓越的客户服务而感到自豪。他们对待每个项目的目标都是以比以前任何人都更好、更聪明的方式做事。在这个特定的项目中,他们的任务是为新的无人机设计开发强大的电机控制系统。
挑战
Kappa Electronics 是一家专门从事电机控制系统的咨询公司,一位客户寻求帮助控制新无人机设计的电机。面临的挑战是为无人机应用开发强大的电机控制系统。控制系统需要能够处理 40 赫兹到 2000 赫兹的电机频率,并在各种扭矩和参数变化下表现良好。出于成本和重量的考虑,排除了使用轴传感器来获取转子磁通相对于定子框架的角度。由于需要确保无人机在任何条件下都不会从天上掉下来,这一挑战变得更加复杂。
解决方案
Kappa Electronics 选择 Altair 的 SolidThinking Embed® 软件来协助他们开发电机控制系统。该软件是基于模型的嵌入式系统开发的可视化环境,提供快速仿真速度、快速图表编辑、深度数据输入、2D 和 3D 绘图功能。这使得 Kappa 能够快速开发动态系统的虚拟原型、改变参数并验证系统性能。 Kappa 开发了一种观测器,通过测量电机的电压和电流来估计磁通角。他们还设计了一种多模式观察器结构,可以根据操作条件动态地重新配置自身。 Kappa 使用 Embed 的文件输出功能生成了 600 多个特征数据图,这些数据表明角度误差较低,并表明观察者即使在非常不利的条件下也不会失去角度锁定。
运营影响
  • The use of Altair’s solidThinking Embed® software resulted in a successful development of a robust motor control system for drone applications. The software's fast simulation speed, quick diagram editing, deep data input, 2D, and 3D plotting capability shortened the development time and increased product quality. The observer developed by Kappa was able to estimate the flux angle by measuring the motor’s voltages and currents, and the multi-mode observer structure dynamically reconfigured itself based on operating conditions. The final observer model behaved exactly as the simulation predicted when tested on a real drone system, with angle errors exactly in the range predicted by Embed. This case study demonstrates the effectiveness of model-based development in solving complex problems in the IoT field.
数量效益
  • Fast simulation speed of the Embed software allowed for quick development of virtual prototypes.
  • Over 600 plots of characterization data were generated using Embed’s file output capabilities.
  • The observer developed showed a low angle error, suggesting it would not lose angle-lock, even under very adverse conditions.

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