前言：
高速公路上的車輛在經過長時間的高速行駛后進入了隧道，車流走走停停，此時的隧道內溫度是30℃，而處于交通堵塞中的汽車發動機卻依然保持沸騰狀態。這樣的情況在過去很常見，不僅產生了更多的廢氣，也浪費了大量的能源。如今，AVL李斯特公司的測試設備令發動機的性能得以不斷改進，在他們的發動機試驗臺上可以進行精確的仿真分析，這一切都由貝加萊的自動化產品來完成。其中的軟件首先利用了MATLAB®Simulink® 中的仿真技術，然后將仿真對象導入到貝加萊的Automation studio中直接生成為目標系統。通過這一方式，AVL相比其競爭對手可以更快地完成測試系統的開發。
在汽車工業中，很多創新成果源自賽車運動，因為賽車的底盤、發動機以及其它備件在運動中會承受巨大的物理載荷。在追求高效、節能的今天，我們不僅需要考慮馬力和速度，油耗是否高效及運動是否符合其特性也成為了一項必要的標準，因此我們需要把成本效益作為一個整體加以考慮。目前，賽車運動的收益或許仍然是一個天文數字，但是多家車隊都已經開始逐年削減預算。另外，嚴格的賽車規章制度規定，在一定時期內賽車發動機的設計必須保持不變。
AVL李斯特公司位于奧地利格拉茨，由Hans List博士于50多年前創立。AVL集團活躍于賽車領域，并為F1、Nascar全美房車賽中的大部分車隊提供服務，她由四部分組成：先進模擬技術部門(AST)致力于動力總成及汽車的CAE分析軟件的開發和應用，AVL Schrick公司是一家賽車引擎制造商，AVL Powertrain Engineering公司負責對動力總成系統進行優化，儀器及測試系統部門主要為外部測試實驗室開發發動機試驗臺系統。“我們的這些測試系統取代了原來需要長期跟蹤測試且并不成熟、昂貴的模型系統”，儀器及測試系統部門主管Michael Resl說道。
AVL李斯特公司擁有4000名員工，約50家分公司遍布全球。位于格拉茨AVL總部大樓前的“大腦”雕塑，象征凝聚智慧的力量。
AVL李斯特公司擁有4000名員工，約50家分公司遍布全球。位于格拉茨AVL總部大樓前的“大腦”雕塑，象征凝聚智慧的力量。
AVL的測試系統可以對賽車運動中的所有情況進行模擬，包括不同的車速情況、氣流對汽車底盤的影響以及發動機的冷卻情況。那么AVL的發動機試驗臺有什么特別的地方呢？AVL流體動力測試系統取代了大型且昂貴的風機，針對相應的外部條件直接控制流體介質的氣流、壓力和溫度。因為之前提到了需要嚴格限制修改發動機設計，所以在開發賽車發動機時，在試驗臺上以這種方式優化和調整發動機就顯得非常有意義。
基于在賽車領域的豐富經驗，AVL在設計針對動力系統的發動機試驗臺時，放棄了常用的靜態介質測試方式。在真實賽車比賽中存在不斷的加速與減速，雖然測試條件并不像實際比賽中那么苛刻；然而，對于該項目的工程師們來說，這依然是一項艱巨的挑戰，他們必須為測試介質的壓力和溫度，設計精確的仿真。另外，測試系統還要適應發動機的大批量生產，而且還需要考慮能對多個發動機品種進行測試。AVL競賽應用部門首席工程師Josef Mayrhofer在視察發動機生產線時說：“發動機的溫度取決于潤滑油的粘度，而溫度變化又會導致發動機各個運動部件上的壓力分布不均，這樣容易導致發動機受損。因此，模擬這樣的情況是一項具有挑戰性的任務。”
通過仿真快速完成任務
軟件方案工程師Michael Hofer對分派給他的任務一直有這樣的問題：“建立起來的模型，如何才能及時進行是否正確的驗證呢？”針對這一問題，首先我們可以通過使用一些狀態模型對一些控制組件進行仿真，這給我們進行驗證工作提供了一個很好的切入點。來自美國知名軟件開發商The Mathworks公司的MATLAB®Simulink®仿真軟件顯然是一個不錯的選擇。早在上世紀90年代初，AVL就引進了這款軟件，用于控制技術產品的開發。隨后，我們還可以利用該軟件眾多的模型庫對整個過程進行仿真。“我們只花了差不多一個星期的時間，就對流體動力系統控制元件的性能得出了初步的結論”，Michael Hofer匯報說。
目前的一個市場要求是，流體動力系統應該獨立于主試驗臺的整個自動化應用之外。Simulink®的使用得到了客戶的稱贊，部分原因是其技術語言相比程序代碼更易理解和操作，而且系統可以處理大多數的文檔任務。現在，大多數客戶還可以將流體狀態模型歸檔，這樣無需額外編程就能直接使用Simulink®生成代碼。
自從基于工業PC的控制技術誕生之日起，AVL和貝加萊就在很多領域進行了廣泛而卓有成效的合作。當然，其他控制系統制造商也被考慮過。“然而，事實證明貝加萊是唯一值得信賴的供應商，他們能夠確?？刂葡到y高效可靠”，Michael Hofer回憶道。因此，他們決定使用貝加萊X20總線型CPU和14個集成I/O的子系統。在這個項目中，自動化系統承擔著十分重要的任務，十個控制單元擁有各自不同的確定的循環時間，從1Hz（1s）到100Hz（10ms）不等，定性分時多任務的PLC技術在這里發揮了很大的作用。
流體動力測試系統的核心是：貝加萊X20總線型CPU和14個集成I/O的子系統。
貝加萊Automation Studio編程軟件可以編譯從MATLAB®Simulink®仿真工具中自動生成的代碼。
AVL李斯特公司儀器及測試系統部門主管 Michael Resl說：“在制造商的開發過程中，對發動機、變速箱和零件的測試是對高成本跟蹤測試的一個非常理想的補充。”
自動生成代碼大大節省開發時間
結果表明，該研發模式相比在真實系統中進行冗長的測試，大大縮短了開發周期。從2008年5月到同年的11月，該流體動力系統僅僅花費了6個月的時間就完成了從設計到交貨。“系統還可以快速完成調整，以便于測試不同種類的發動機”，Michael Hofer高興地說。“當需要測試新種類的發動機時，通過增加另外的閥門和控制單元，我們在一個小時之內就能完成所有調整工作，在閥門安裝的同時可以完成應用軟件更新；在新版本的軟件中還可以實現自動識別。”時間因素并不是該研發模式的唯一優勢。“通過使用仿真技術，我們在不花費大量時間和精力的情況下，解決了如此復雜的問題，在以前是很難想象的”，Josef Mayrhofer在總結Simulink®和貝加萊自動化技術相結合的優勢時說道。
