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Hierbei wird ein physikalisches/mathematisches Modell des betrachteten Systems abgeleitet und in der Simulationsumgebung implementiert. Die Entwicklung der Regelungs- und Steuerungssoftware erfolgt simulationsbasiert mit Hilfe dieses Streckenmodells. Diese Vorgehensweise ist für uns unverzichtbar und ermöglicht die Lösung komplexer Probleme.

Rapid Control Prototyping (RCP) ist eine Entwicklungsmethode zur effizienten Reglersynthese von der Systemidee bis zum ersten Prototyp. Die Methode umfasst verschiedene Schritte, von der Modellbildung über die Systemanalyse und den Regelungsentwurf bis hin zur Realisierung und dem Funktionstest. Weitere Informationen finden Sie hier.

Sicherheitskritische Systeme, wie z.B. elektromechanische Lenkungen, unterliegen gemäß der Automotive-Norm ISO 26262 besonders hohen Anforderungen an ihre korrekte Betriebsfunktion und damit einhergehend gegen einen Ausfall bedingt durch Hardware- oder Software-Fehler. Um dies zu erfüllen werden sicherheitszertifizierte Elektronikkomponenten eingesetzt, die nachweislich besonders niedrige Ausfallwahrscheinlichkeiten aufweisen. Außerdem überwachen spezifische Software-Algorithmen permanent das Systemverhalten. Sobald ein sicherheitskritischer Fehler detektiert wird, überführt sich das System selbstständig durch geeignete Maßnahmen innerhalb kürzester Zeit in einen für das System, dessen Umgebung und ggf. dessen Insassen sicheren Zustand.

Hier unterscheidet man zwischen der Vorentwicklung und der Serienentwicklung. In der Vorentwicklung wenden wir den mechatronischen Entwicklungsprozess an, welcher äußerst zeit- und kosteneffizient einen optimalen Prototyp als Ergebnis liefert. In der Serienentwicklung kommen neben dem bewährten V-Modell auch branchenspezifische Standards wie Automotive SPICE und ISO 26262 zum Einsatz.

Bei Model-in-the-Loop (MiL) wird die als Modell vorliegende Steuergeräte-Software rein virtuell mit einem Umgebungsmodell simuliert und getestet. Auf diese Weise kann die entwickelte Software bereits in einem frühen Stadium detailliert getestet werden. Anschließend wird durch Software-in-the-Loop (SiL) der aus dem Modell generierte Steuergerätecode simuliert und mit den Ergebnissen aus dem MiL verglichen. Ziel ist stets die Übereinstimmung der Ergebnisse aus MiL und SiL.

Bei Hardware-in-the-Loop (HiL) wird üblicherweise die ECU und die darauf implementierte Software getestet. Die Ein- und Ausgänge der ECU werden dabei mit einem HiL-Simulator verbunden, der die Umgebung der ECU nachbildet. Auf diese Weise kann die ECU inkl. der zugehörigen Software vollständig getestet werden.

Die Zustandsraumdarstellung ist eine mathematische Beschreibungsform dynamischer Systeme im Zeitbereich. Die Darstellung erfolgt in Matrix-Vektor-Schreibweise durch gewöhnliche Differentialgleichungen erster Ordnung, welche die Ableitungen der Systemzustände beschreiben, sowie den Gleichungen für die Systemausgänge. In der modernen Regelungstechnik bildet die Zustandsraumdarstellung die Grundlage für die Analyse und Synthese von Zustandsreglern und Zustandsbeobachtern.

Kalman Filter können auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Dazu zählen die Beobachtung bzw. Schätzung von nicht messbaren Systemzuständen, veränderlichen Systemparametern oder von außen angreifende Störgrößen sowie die Filterung verrauschter Messgrößen. Ursprünglich für rein lineare Systeme entwickelt gibt es mit dem Extended und dem Unscented Kalman Filter auch entsprechende Erweiterung für nichtlineare Systeme.

Permanentmagnet Synchronmotoren (PMSM) werden heutzutage üblicherweise feldorientiert geregelt. Das bedeutet, dass die Regelung im rotierenden Koordinatensystem des Rotors arbeitet und somit in Richtung des Rotorfeldes bzw. des Magnetflusses orientiert ist. Die notwendigen Transformationen (beispielsweise der Motorströme) erfolgen mit Hilfe des Rotorwinkels. Die Transformation erzeugt in konstanten Arbeitspunkten DC-Größen, während der Motor tatsächlich mit AC-Größen betrieben wird. Durch die Feldorientierung kann man außerdem sehr gut zwischen fluss- und drehmomentbildenden Strömen unterscheiden, was eine äußerst effiziente und dynamische Regelung ermöglicht. Weitere Informationen finden Sie hier.

Asynchron- bzw. Induktionsmotoren werden in modernen Anwendungen feldorientiert geregelt. Im Gegensatz zu Synchronmotoren dreht der Rotor nicht synchron mit dem eingeprägten Statordrehfeld. Der Rotorwinkel kann daher nicht für die Transformationen verwendet werden. Stattdessen ist die Schätzung des rotorflussorientierten Winkels notwendig. Mit diesem Winkel ist die feldorientierte Regelung und alle damit verbundenen Vorteile auch bei Asynchronmotoren anwendbar. Weitere Informationen finden Sie hier.

ECU steht für Electronic Control Unit und wird im Deutschen als Steuergerät bezeichnet. Hierbei handelt es sich um komplexe elektronische Komponenten, die in diversen Systemen wie beispielsweise Flugzeugen, Fahrzeugen und Haushaltsgeräten verbaut werden und dort je nach Anwendung unterschiedlichste Aufgaben übernehmen. Die Steuergeräte werden mit Sensoren und Aktuatoren verbunden und in komplexeren Systemen zum Zweck des Datenaustauschs miteinander vernetzt.

In der Regel befindet sich ein programmierbarer Microcontroller (digitaler Kern) mit CPU, RAM, ROM teils gepaart mit digitalen Logikbausteinen (FPGA, CPLD) in einem Steuergrät. Weitere elektronischen Baugruppen um den digitalen Kern dienen meist zur Signalein- und ausgabe, Filterung, Pegelanpassung, Verstärkung oder Diagnose.
Auch Treiber und digitale Endstufen zur Anbindung von Ventilen oder Elektromotoren befinde sich ggf. im Steuergerät. ECU-interne Sensoren werden oftmals zur Messung und Überwachung von Temperaturen, Strömen und Spannungen verwendet.

Ein Inverter repräsentiert eine elektronische Vorrichtung, die einen essentiellen Umwandlungsprozess bewerkstelligt: die Transformation von Gleichstrom (DC) zu Wechselstrom (AC). Dieser Wandel erweist sich als unabdingbar in einer Fülle von Applikationen, in denen zahlreiche elektrische Geräte und Haushaltsapparaturen mittels Wechselstrom operieren. Konträr dazu erzeugen verschiedene Energiequellen wie Solarzellen oder Batterien primär Gleichstrom.
Ein Inverter wird beim Elektromotor verwendet, um die Geschwindigkeit und die Leistung des Motors elektronisch zu steuern. Diese Geräte sind auch als Frequenzumrichter oder VFDs (Variable Frequency Drives) bekannt. Der Inverter reguliert Frequenz und Spannung und damit die Drehzahl des Motors, indem er die eingespeiste elektrische Energie anpasst. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung und eine effiziente Nutzung des Motors in verschiedenen Anwendungen.

Ein Mikrocontroller ist ein kompakter integrierter Schaltkreis (IC), der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Speicher und verschiedene Ein- und Ausgangsperipheriegeräte auf einem einzigen Chip vereint. Diese Bausteine werden oft in elektronischen Geräten und Systemen eingesetzt, um eine Vielzahl von Aufgaben zu steuern und zu automatisieren.

Gerberdaten sind eine spezielle Art von Dateien, die in der Elektronikindustrie verwendet werden. Sie beinhalten eine digitale Darstellung der Leiterplatten-Layouts und legen das physische Design und die Positionierung von elektronischen Komponenten auf einer Leiterplatte genau fest. Die Produktionsdaten liegen somit in einem standardisierten Format vor und sind unabhängig von der verwendeten Design-Software.

Die ISO 16750 ist eine internationale Norm, die Umweltbedingungen und Prüfverfahren für elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen festlegt. Sie stellt sicher, dass diese Systeme den extremen Bedingungen wie Temperaturänderungen, Vibrationen, elektromagnetischer Einstrahlung und anderen Herausforderungen im Fahrzeugbetrieb standhalten können. Dies trägt zur Sicherheit und Zuverlässigkeit von Fahrzeugen bei.

Ein Bootloader ist ein kleines Programm oder eine spezielle Software, die in den meisten Computern und Mikrocontrollern vorhanden ist. Seine Hauptfunktion besteht darin, das Betriebssystem oder die Anwendungssoftware eines Geräts zu laden und auszuführen, sobald das Gerät eingeschaltet wird. Oftmals kann mit Hilfe des Bootloader auch das Betriebssystem oder die Anwendungssoftware neu programmiert werden. Dies ist insbesondere bei eingebetteten Systemen üblich.

UDS steht für Unified Diagnostic Services (Einheitliche Diagnosedienste) und ist ein Kommunikationsprotokoll sowie ein Dienst zur Fahrzeugdiagnose in der Automobilindustrie. UDS ist Teil des Diagnosekonzepts OBD-II (On-Board Diagnostics II), das dazu dient, Fehlercodes und Diagnosedaten in modernen Fahrzeugen zu verwalten.

Debugging ist der Prozess der Identifizierung, Analyse und Behebung von Fehlern oder Problemen in Software, elektronischen Systemen oder anderen komplexen Systemen. Es ist ein wesentlicher Schritt im Entwicklungszyklus, um sicherzustellen, dass die Software oder das System wie beabsichtigt funktioniert.

Eine A2L-Datei, auch als ASAM MCD-2 MC-Datei bezeichnet, ist ein Standarddateiformat in der Automobilindustrie. Sie steht für "ASAM (Association for Standardisation of Automation and Measuring Systems) MCD-2 Measurement and Calibration Data" und wird häufig in Verbindung mit Softwaretools und Diagnosesystemen für die Entwicklung und Kalibrierung von Fahrzeugsteuergeräten verwendet.
Eine A2L-Datei enthält Metadaten und Beschreibungen für die Kommunikation mit einem Steuergerät in einem Fahrzeug. Diese Dateien werden von Entwicklern, Ingenieuren und Technikern verwendet, um die Kalibrierung und Diagnose von Fahrzeugsteuergeräten zu unterstützen.