Modulärisering, simulering och implementationav en värmare i ett prototyp HIL-system

Abstract

The thesis is about a modular low budget prototype hardware-in-the-loop system for testing diesel heaters. A modular plant model of the heater has been developed using model-based development in Simulink. The model has been derived mathematically from tests and empirical investigations. C-code was generated from the plant model and implemented in a microcontroller. The microcontroller simulates the model and sends the data values to different sensor emulators so that the electrical control unit is tricked into thinking it is connected to a real heater.   The modularity is implemented in both software and hardware of the HILsystem. The plant model is modular by using different subsystems for the different parts of the heater. The hardware was also designed to be modular, in the form of ”fake” sensors that can be changed and also in the form of the different loads that represent the actuators, such as fan, in the heater. These loads can be changed is size depending on what is needed.   An important aspect was to have the HIL-rig as low budget as possible. The tests show that the HIL-rig is suffering from bad resolution on the temperature during higher temperatures. This is due to the fact that the digital potentiometer used had a fairly low resolution. This performance could be improved using potentiometers with a higher resolution, but it would increase the price.Den är avhandlingen handlar om ett modulärt låg budget prototyp ”hardwarein-the-loop” system för att testa dieselvärmare. En modulär system-modell har tagits fram genom användandet av modell-baserad utveckling i Simulink. Modellen har tagits fram matematiskt från test och impiriska undersökningar. C-kod genererades från system-modellen och implementerades i en mikrokontroller. Mikrokontrollern simulerar modellen och skickar data till olika sensoremuleringar så att den elektriska kontrollenheten luras till att tro att den är inkopplad till en riktig värmare.   Moduläriteten är implementerad i både mjukvaran och hårdvaran hos HILsystemet. System-modellen är modulär genom att använda sig av olika undersystem för de olika delar av värmaren. Hårdvaran var också designad att vara modulär, i formen av ”simulerade” sensorer som kan bytas ut samt i formen av olika laster som representerar de olika aktuatorer, så som fläkten i värmaren. Dessa laster kan bli förändrade i storlek beroende vad som behövs. En viktig aspekt var att skapa HIL-riggen på en så låg budget som möjligt. Tester visar att HIL-riggen lider av dålig upplösning på temperaturdata vid högre temperaturer. Detta är på grund av att det används digitala potentiometrarna har en låg upplösning. Denna prestanda kan ökas genom att använda potentiometers med en högre upplösning, men det skulle öka priset.