Ametek.

AMETEK公司。是全球领先的电子仪器和机电设备制造商。Ametek在世界各地的150多个制造地点拥有超过15,000名员工。该公司拥有12个部门和业务部门,供应航空航天和防御,连接器,金属和工程系统和材料,电子仪器,电机和鼓风机和电力市场。

AMETEK公司被洛克希德·马丁公司授予合同,为联合攻击战斗机(JSF)计划设计一种便携式飞行服冷却装置。JSF计划旨在为美国海军、空军、海军陆战队及其盟国提供负担得起的下一代攻击机武器系统。驾驶这些飞机的飞行员需要承受高加速度(最高达9g),而且必须穿g服以防止出现晕机现象。为了防止飞行员在驾驶舱内和地面上遭受热应激,需要便携式飞行服冷水机组。

嵌入开发过程

各个冷却设备(冰)有四个部件:充电器,锂离子电池,电池和流体充电器。个人冷却单元(PCU)与冷却背心接口并提供冷却流体。它使用蒸汽循环冷却回路并从冷却背心接收流体,从而传送从导频提取的热负荷。系统具有多个控制循环。一个调节流体输出温度和压缩机速度,以实现特定的温度设定。另一个监测蒸发器上的温差并控制制冷剂流量。部分设计挑战是监视多个变量,并开发用于控制设备的代码,以自动进行这些调整。冷却器单元还必须在其电源限制范围内运行以防止损坏。

在紧张的日程安排下,Godfrey和他的团队决定遵循基于模型的开发(MBD)方法——利用Embed。

使用嵌入式,团队通过框图方法创建了组合冷却器单元和控制系统的工作模型。它们使用实验室中的植物反应进行相关和精制植物模型。然后,使用互锁安全阶段构建多循环PID控制器,其逐步通过启动和关闭操作来避免损坏敏感设备组件。

在离线嵌入式仿真中调试和调整控制器后,自动创建了控制器模型的ANSI C代码。然后编译代码并使用双向联合测试行动组(JTAG)链接直接下载到德克萨斯仪器公司(TI) C2000目标芯片。工程师测试了在C2000上运行的控制算法固件。它驻留在实时运行在PC上的嵌入式工厂模型中,使用JTAG技术轻松地提供一个接口,在提供给固件的虚拟工厂输出和返回给嵌入式虚拟工厂模型的固件控制输出之间。

当工程师对嵌入式控制器的行为感到满意时,他们将交互式JTAG输入/输出(I/O)端口替换为嵌入模块,用于模数转换器输入、通用I/O、脉宽调制(PWM)输出和定制硬件传感器。他们从控制器模型中生成ANSI C代码,将其下载到TI目标中,并实时地针对Embed模型运行它。此时控制器与嵌入式虚拟工厂电连接。这实现了“硬件在环”(HIL)测试。
“嵌入允许我们对系统建模,并在投入任何硬件之前对我们的设计有信心。该软件引导我们走上了正确的道路,并加快了开发。”
以上:飞行员飞行套装与Ametek的个人冷却装置(PCU)。
验证级别完成后,控制器固件与硬件设备一起运行。采用建立的设计-模拟-验证程序对每个子系统进行了有力的测试。该测试是应用于洛克希德·马丁公司的安全证据保证级别(SEAL)标准的关键。到需求文档的双向超链接被放置在嵌入图中,带有支持超链接的标签块。使用复合块着色来跟踪验证过程。带有自动源图和时间戳的嵌入数据导出作为满足SEAL需求的实现验证的证据。

通过嵌入,从图形图自动创建所有外围设备的代码,处理中断和调度任务。工程师能够迭代和优化代码。Ametek对其MBD流程非常满意,并嵌入对其的贡献。根据GODFREY,“嵌入的一个优点是您在C中没有直接编码。您正在采用图表并使用自动代码生成器创建代码。”他解释说,如果自动生成的代码证明太长,例如,他可以返回并轻松优化它以效率。“嵌入我们允许我们建模系统并对我们的设计充满信心,然后向任何硬件进行提交,”他补充道。“该软件在正确的道路上引导我们采取和加快发展。”当它来到验证和验证练习时,软件允许单独测试的代码段并记录结果。

下一步是什么?

向前移动,Ametek计划在其他项目上使用基于模型的开发过程。例如,它将利用其在嵌入式处理器上为西班牙的装甲战车上的工作,这是一个用于土耳其飞机的底板相机和加拿大车辆的风扇控制。

冷却系统的原理图。

环路中硬件测试的示例图。