Institut Fraunhofer : Un banc de test virtuel pour les systèmes de direction

Les systèmes mécatroniques de demain doivent répondre à des attentes poussées : Ils doivent interagir avec leur environnement et s’y adapter automatiquement, gérer de façon souple des situations inattendues et anticiper des événements futurs. En même temps, ils doivent rester simples à utiliser, être capables de réagir à la complexité croissante du système global et, avant tout, être interconnectés de manière plus poussée et plus intelligente. Il s’agit là d’un des principaux domaines de recherche de l’Institut Fraunhofer pour la Conception de systèmes mécatroniques (IEM), situé au centre technologique de Paderborn Zukunftsmeile Fuerstenallee. L’institut propose aux sociétés un support d’export dans le développement de systèmes mécatroniques intelligents dans le contexte industriel 4.0. L’expertise étendue du Fraunhofer IEM en matière de méthodes et d’outils pour le développement de systèmes est enrichie par des collaborations interdisciplinaires avec l’Institut Heinz Nixdorf et l’Université de Paderborn. En tant que membre de la Fraunhofer-Gesellschaft, la plus grande organisation européenne de recherche axée sur la pratique, IEM dispose de contacts internationaux et supporte la collaboration internationale.

Conception d’un banc d’essais basé sur modèle

Actuellement, l’IEM Fraunhofer de Paderborn travaille à la conception basée sur modèle d’un banc d’essais destiné au développement et aux tests de systèmes de direction. En virtualisant le banc d’essai, l’institut peut, à l’avance, en vérifier l’installation et l’environnement.

Les systèmes de direction faisant partie des systèmes de sécurité critiques d’un véhicule, les constructeurs automobiles investissent beaucoup d’efforts pour effectuer des tests poussés des fonctions et des caractéristiques s’y rapportant. Le banc d’essais virtuel du Fraunhofer IEM est conçu pour être avant tout utilisé pour analyser la réponse transitoire et le comportement face aux perturbations de différents concepts de direction. Il est également prévu de tester et d’optimiser les différentes méthodes de commande pour les unités hydrauliques d'excitation dans cet environnement.

Workflow

D’abord, pendant le développement d’un concept initial pour l’environnement du banc d’essais, un système de modèles partiels cohérents est défini et décrit l’ensemble de l’environnement du banc d’essais. Les scénarios d’utilisation prédéfinis sont utilisés pour dériver les exigences du banc d’essais, documentées par une liste d’exigences qui peut être vérifiée automatiquement par la suite. Afin de valider le concept du banc d’essais très tôt dans le processus de développement, l’environnement à développer est spécifié par une approche basée sur modèle, d’après la structure de fonctionnement et les modèles de véhicule nécessaires à la création du traitement des informations. Au cours de l’étape suivante, les tests Model-In-the-Loop (MIL) sont effectués au moyen de la chaîne d’outils dSPACE. Ces tests permettent aux chercheurs de valider virtuellement le comportement correct de l’environnement du banc d’essais avec l’évaluation du modèle du véhicule. VEOS de dSPACE, la plate-forme de simulation basée sur PC, permet d’effectuer ces simulations sans matériel supplémentaire pour vérifier, valider et tester la commande pour l’environnement du banc d’essais, lors des prémices du développement. Ainsi, un banc d’essais complet peut être mis en service même si il n’existe pas encore physiquement. De plus les tests HIL, les scénarios et les processus peuvent être préparés et chargés au préalable sur le PC. Il en résulte un modèle de l’environnement du banc d’essais, validé virtuellement incluant les commandes nécessaires et une automatisation de test qui est déjà implémentée.

Outlook

Au fur et à mesure de la progression du projet, les concepts de solution définis seront remplacés par les éléments de solution spécifiques qui poursuivront virtuellement la définition de l’environnement du banc d’essais. Par la suite l’installation du système réel se fera en remplaçant les composants du banc d’essais crées virtuellement par les éléments réels. La commande du banc d’essai sera réutilisée et étendue par des interfaces spécifiques au matériel de façon à pouvoir l’intégrer à l’environnement du banc d’essais.

Dipl.-Ing. Alexander Gense est expert sénior au département d’Ingénierie de commande à l’Institut Fraunhofer pour la Conception de systèmes mécatroniques (IEM).

Stefan Schütz est associé de recherche au département d’Ingénierie de commande à l’Institut Fraunhofer pour la Conception de systèmes mécatroniques (IEM).