CarSim es un paquete de software comercial que predice el rendimiento de los vehículos en respuesta a los controles del conductor (dirección, acelerador, frenos, embrague y cambios) en un entorno determinado (geometría de la carretera, coeficientes de fricción, viento). CarSim es producido y distribuido por una empresa estadounidense, Mechanical Simulation Corporation, utilizando tecnología que se originó en el Instituto de Investigación de Transporte de la Universidad de Michigan (UMTRI) en Ann Arbor, Michigan .
El software es utilizado por más de 30 fabricantes de automóviles ( General Motors , Toyota , Honda , Ford , etc.), más de 60 proveedores y más de 150 laboratorios de investigación y universidades. Los modelos matemáticos simulan pruebas físicas para permitir a los ingenieros ver resultados que son similares a los resultados de las pruebas, pero que se pueden obtener de forma repetida, segura y mucho más rápida de lo que es posible con las pruebas físicas. Los modelos de simulación se utilizan a menudo para evaluar diseños de vehículos que aún no se han construido. Los resultados se visualizan mediante animación, se trazan para su análisis o se exportan a otro software para su análisis utilizando los mismos métodos que se aplican a los datos de prueba físicos.
Los modelos matemáticos replican el comportamiento a nivel de sistema con alta fidelidad. Contienen los efectos principales que determinan cómo el neumático entra en contacto con la carretera y cómo las fuerzas de la interfaz neumático / carretera se transfieren a través de la suspensión al chasis. Sin embargo, no tienen detalles de las conexiones de enlace o el cumplimiento de la estructura. Los modelos han sido validados repetidamente por los fabricantes para reproducir los movimientos generales del vehículo necesarios para evaluar el manejo, la estabilidad direccional y de balanceo, el frenado y la aceleración. Por otro lado, no incluyen los detalles de los componentes necesarios para determinar la durabilidad, la fatiga o las vibraciones de alta frecuencia.
Los modelos matemáticos se generan con un generador de código multicuerpo simbólico llamado VehicleSim Lisp (originalmente llamado AutoSim) que fue desarrollado por uno de los fundadores de la empresa en UMTRI. [1] El código generado por máquina está altamente optimizado para lograr un cálculo rápido, de modo que los modelos matemáticos se ejecutan mucho más rápido que en tiempo real. A partir de 1998, [2] versiones en tiempo real de CarSim han estado disponibles para probar hardware en el bucle (HIL). Los modelos matemáticos se utilizan directamente en más de 350 simuladores de conducción para proporcionar modelos físicos que han sido validados en la mayoría de las condiciones de interés.
Las principales aplicaciones del software CarSim son:
- Los ingenieros de pruebas simulan cientos de pruebas con anticipación para identificar problemas o diseños claros que no muestran problemas. [3]
- Los desarrolladores de controles avanzados (frenos, estabilidad, tracción, etc.) prueban sus diseños de control simulado con el vehículo simulado. En estas aplicaciones, CarSim simula el comportamiento dinámico básico del vehículo como un complemento al software de diseño de controladores como Simulink (de Mathworks ), LabVIEW (de National Instruments ), Activate (de solidThinking ) o código personalizado ( MATLAB , Visual Basic, C / C ++, etc.)
- Los fabricantes y proveedores de automóviles prueban el hardware del controlador real utilizando sistemas HIL en tiempo real. [4] [5]
- Los investigadores y otros utilizan los modelos matemáticos de CarSim en simuladores de conducción , que van desde sistemas de bajo costo que usan controladores de juegos hasta simuladores de movimiento a gran escala a gran escala, como el simulador de Toyota .
La misma tecnología se usa en BikeSim, un programa para simular la dinámica de motocicletas y scooters, y TruckSim, que se usa para simular la dinámica de vehículos comerciales con llantas dobles, remolques y más de dos ejes por unidad.
Referencias
- ^ Sayers, MW, "Lenguaje informático simbólico para sistemas multicuerpo". Revista de Orientación, Control y Dinámica, vol. 14, N ° 6, noviembre / diciembre de 1991
- ^ Sayers, MW, "Modelos de vehículos para aplicaciones RTS". Dinámica del sistema del vehículo, vol. 32, núm. 4-5, noviembre de 1999
- ^ Dennis A. Guenther, Tejas Kinjawadekar, Neha Dixit, Gary J. Heydinger, Mohamed Kamel Salaani, Modelado y validación de dinámica de vehículos de la Ford Expedition 2003 con ESC usando CarSim, documento SAE 2009-01-0452 (2009)
- ^ Tomoya Toyohira - Honda, La validez del desarrollo del sistema de control EPS utilizando HILS, documento SAE 2010-01-0008 (2010)
- ^ John Wilkinson - General Motors Cedric W. Mousseau - Neumático Michelin Thomas Klingler - General Motors, Medición del tiempo de respuesta del freno para un simulador de dinámica de vehículos HIL, documento SAE 2010-01-0079 (2010)