关于Danfoss采用基于模型的设计加快电力电子控制系统的开发介绍和应用

Danfoss 开发的产品依赖嵌入式软件控制电力电子器件。为满足消费者对其产品不断增长的需求，Danfoss 电力电子集团雇佣了一些新工程师，重新评估了其在此之前依赖手工编码的嵌入式软件开发流程。采用传统开发流程和手工编码，直到硬件原型和认证测试阶段才检测到隐藏的错误。

Danfoss 认识到需要缩短开发周期并减少软件错误的数量，便与 MathWorks 咨询服务部门合作，采用基于模型的设计（一种嵌入式软件的开发流程，基于MATLAB 和 Simulink 实现建模、仿真和自动代码生成）。

“我们知道自己需要新流程，但担心采用基于模型的设计可能会超出最后期限。”Danfoss 的控制工程架构师 Jens Godbersen 说，“通过与 MathWorks 咨询工程师交流，我们减轻了这一风险。我们首次便通过了产品认证测试，缩短了几个月的产品上市时间。”

Danfoss VLT AutomationDrive FC302

挑战

Danfoss 决定采用基于模型的设计，在满足严格的质量和性能要求的同时，缩短新型太阳能逆变器在竞争激烈的市场中的上市时间。

他们是一个小团队，正在雇佣更多工程师。培训该团队掌握新流程需要时间。另外，新产品开发工作已经开始。必须在开发过程中引入基于模型的设计，而且不影响现有项目截止日期。

在新工作流程中，该小组想让仿真模型充当他们设计的一个主要来源。此外，他们需要从这些模型生成的代码如同手工编写的代码一样高效。

最后，Danfoss 团队需要证明新方法的成功，以便能够说服管理层，投资基于模型的设计的工具和培训是值得的，并且可以在整个组织范围内推广使用。

解决方案

在 MathWorks 咨询服务部门切实的支持下，Danfoss 确认了他们能够实施的计划，以确保成功地采用基于模型的设计。

Danfoss 工程师参加了由 MathWorks培训服务部门主办的有关 Simulink、Stateflow 和 Embedded Coder 的现场培训课程。该团队完成了一个试点项目，重建了一个采用手工编码的现有软件组件。对于试点项目，他们决定重点关注基于模型的设计的三个核心功能：建模、仿真和代码生成。在完成试点项目后，该团队全面过渡到基于模型的设计，进行新型太阳能逆变器的开发。

在每周的电话交流上，MathWorks 咨询工程师对他们如何更好地开始提出了建议，对早期版本的模型提供了反馈，并帮助该团队运用行业最佳实践，最大限度地提高模型重用率，改进生成代码的性能。

能够随时联系 MathWorks 咨询工程师并立即得到解答，我们的问题得以快速解决，这些是确保我们准时完成的关键所在。他们审查我们的模型，并提出关于如何生成最高效代码的指导，这让我们受益匪浅。

—— Jens Godbersen

Danfoss

该团队按时完成了开发工作，由于该团队在准备过程中进行了大量仿真，测试和认证活动进展顺利。在更多工程师的参与下，遵循相同的工作流程，该团队重用最初项目中的Simulink模型完成了第二个产品的开发。

提早的成功让 Danfoss 管理层相信基于模型的设计的效益，基于模型的设计正在被推广到各个电机驱动器产品开发组。

结果

将基于模型的设计建立为一个开发流程。“既然我们已经证明了新工作流程的成功，那么组织内的更多工程师可以投身于基于模型的设计。”Godbersen 说，“起步很容易，我们已经构建了模型库和知识库，可在未来的项目上重用。”

产品开发时间缩短多达 15%。“尽管要锻炼新工程师和采用新的设计流程，我们使用基于模型的设计按时完成了第一个太阳能逆变器项目。”Godbersen 说，“至于我们的第二个项目，我们实际缩短开发时间达 10–15%。”

首次尝试便通过了认证测试。“使用 Simulink，我们能够在拜访认证实验室之前运行精确的认证测试仿真。”Godbersen 说，“因此，我们首次尝试便获通过，节省了额外认证测试可能需要的 6 至 9 个月的时间。因为我们获得认证没有花费太多时间，所以能够领先于竞争对手更早进入市场。”