高精度車両モデルとリアルタイムシミュレーション環境
VI-grade 吉井 亨

1© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009本日のアジェンダ

 会社紹介 今日のモデルベース開発の課題と提案
 高精度車両モデル、VI-CarRealTimeのご紹介 成功事例のご紹介

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会社紹介 VI-grade gmbh
• 概要
• 自動車、二輪車、鉄道、航空分野向けの、車両運動シミュレーションソフト ウェアとエンジニ アリングサービスを提供。

• 本社• ドイツ Marburg(開発拠点:イタリア Udine)• 沿革
2005: MSC.Softwareからのスピンオフとして、ドイツに設立
2006: Italy, US, 日本にダイレクトオフィスを設立。
電通国際情報サービスと代理店契約を締結
DACH, Italy, USはMSC.Softwareの代理店として契約
2007: 10カ国以上もの会社とパートナーシップ契約を締結
第1回 VI-gradeユーザーコンファレンス in Marburgを開催
2008: 全世界、7カ国で25人の従業員

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会社紹介
 活動内容• ソフトウェア開発• コンサルティングサービス• AdamsおよびVI-grade製品のオンデマンドトレーニング• ADAMSベースの業界特化型プロダクトの強化と開発• システムレベルシミュレーション技術開発• リアルタイムシミュレーション技術開発• 教育機関との技術研究および開発• 大学との共同研究で多くの論文を発表“システムレベルシミュレーションの分野の頂点を目指しています”

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会社紹介：業界特化型プロダクト
Motorcycle

Automotive*VI-SportsCar

Aerospace

Railway*VI-Motorcycle*VI-Aircraft

VI-Rail*Adams プラグイン製品

VI-CarRealtime

VI-BikeRealTime

VI-Driver

VI-Animator

VI-RoadVI-Tire5© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

リアルタイムソルバー車両運動モデル
汎用ドライバーモデル(on Matlab)

Standalone製品
ポストツール

路面作成ツール

タイヤモデル

本日のアジェンダ

 会社紹介 今日のモデルベース開発の課題と提案
 高精度車両モデル、VI-CarRealTimeのご紹介 成功事例のご紹介

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今日のモデルベース開発の課題と提案
 成果• 成果物をMATLAB®/Simulink®モデルの形式で管理

 課題• 部分適合時、レガシーコードとの機能・I/Fの整合チェックが困難。
• レガシーコードを、MATLAB®/Simulink®モデルにリバース生成する必要あり。（コスト・時間増）• リバースモデルから生成したコードの復元率？
• あいまいなプラントモデル(=車両運動モデル)の定義

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8

今日のモデルベース開発の課題と提案
車両運動モデルへの要求
Virtual Prototype

Hardware Prototype

要求定義
制御設計

ハードウェ
アプロトタイ
適合& 計測プ

ソフトウェ
Rapid
Control
ア設計

HILS
ソフトウェア検証
TEST

Prototype

モデル作
成検証

コード検証Code
Generation:

コード生成

高精度な車両モデルとシームレスなリアルタイムシミュレーション環境
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今日のモデルベース開発の課題と提案
車両運動モデルの歴史
メカ系エンジニア向け

Complexity

Component technology
Shock

Pwrtr

AeroFE

Road

Tires

Adams

Driver• 部品単位で自由にモデリング• 詳細設計向け• 広範囲な周波数領域に対応• 高精度なMBSソルバー

Adams
DATA Files
DATA Files

Component technology

DATA Files

MBSRT

Shock

Pwrtr

Aero

FE

Road

Tires

DATA Files

MBSRT

Driver

制御系エンジニア向け

1980
9© by VI-grade. All rights reserved. 2007-200919902000• 制御開発者向けの使い勝手の良さ• 自由度を減らした簡易モデル• 車両諸元レベルでのモデリング•リアルタイムシミュレーションのための高速ソルバー

問題点:
精度は?
MBSモデルとの整合性は？
2010

今日のモデルベース開発の課題と提案
車両運動モデルの提案
正確なモデル縮退技術とデータベース共通化により、Adamsモデルと完全適合

メカ系エンジニア向け

Complexity

コンセプト設計
VI-gradetechnology

制御設計

ShockPwrtr

Aero

Events RoadTires

操縦安定性
NVH

Adams

DATA Files

Driver

疲労耐久
VI-CRT
制御系エンジニア向け

1980
10© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

1990

2000

2010

今日のモデルベース開発の課題と提案
メリット
Other real-time softwares

VI-CarRealTime

車両開発

車両開発

開発期間

モデル精度の確認
Adamsとの比較

モデル作成

モデル精度確認
Adamsとの比較
モデル作成

準備時間を減らし、本職である開発作業の時間を増やす
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 会社紹介 今日のモデルベース開発の課題と提案
 高精度車両モデル、VI-CarRealTimeのご紹介 成功事例のご紹介

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VI-CarRealTimeのご紹介
コンセプト：幅広い分野を一つのモデルで詳細モデル: ADAMS Solver

簡易モデル: RealTime solvers

 部品特性レベルでのモデリング 詳細設計用
 高周波領域検討用
 汎用のMBSソルバー

 自由度を減らした簡易モデル (14DOF)
 車両諸元レベルでのモデリング 制御系エンジニア向けの簡易モデル
 4輪車に特化した専用ソルバー
With Concurrent

疲労耐久13© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

NVH

操縦安定性,乗り心地制御設計(SILS, HILS)

ドライビングシミュレータ

VI-CarRealTimeのご紹介
概要

高精度な車両運動シミュレーションソフトウェア

SIL・HILなどのプラットフォームとの融合MatlabインターフェースAdams/Carに完全適合






14自由度に縮退化した車両モデル
リアルタイム計算が可能な車両運動モデルと高速ソルバー

Adams/Carモデルを自動コンバート
Adamsモデルと共通のデータベース
低周波領域においてAdams並みの精度を確保

VI-grade技術を集約

高性能ドライバーモデル(VI-Driver)
路面作成技術(VI-Road)
タイヤモデル Tire(VI-Tire)
豊富なアクセサリーツール(VI-Animator, VI-SuspensionGen)

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VI-CarRealTimeのご紹介
車両モデル概要
シャシー
••
•



•
•
•





キネマティック
コラムコンプライアンス
キングピンジオメトリ

タイヤ/ホイール••••

ばね下 Mass & Inertia
Pacejka理論タイヤ
各輪2自由度
摩擦円計算© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009



数式ベースのブレーキモデル

パワートレイン••••••独立懸架・車軸懸架サスペンション
キネマティック, コンプライアンス
Spring, Damper, Bumper
ロール剛性

ステアリングブレーキ•サスペンション••••Mass & Inetia
6自由度グローバル剛性
サスペンションマウント剛性

WCLR

エンジン3次元マップ
各ギアレシオ
ギアシフトテーブル
ディファレンシャル
FWD, RWD, AWD
Open, Close, LSD

WCRR

W0LR
z

W0RR

WCLF

yx

WCRF

W0LF

.xml data files W

Matlabインターフェース

0RFz
Direction of suspension
travel

y
Ltk

Lwb
Hrc

z
Hwc,rx

Hwc,fSide view

Front view

VI-CarRealTimeのご紹介
高精度な車両モデル(vs. Adams/Car解析結果)© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

VI-CarRealTimeのご紹介
高精度な車両モデル(vs. 実測データ)© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

VI-CarRealTimeのご紹介
SILS: Matlabインターフェース
Start the Matlabcontroller

Run thecontroller

VI-CarRealTime S-function
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VI-CarRealTimeのご紹介
VI-grade技術の集約

サス特性 縮退技術

ドライバー

VI-gradeの技術を集約することで、精タイヤコンポーネント

路面19© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

度の高い車両モデルを構築し、高精度なリアルタイムシュミレーションを実現

VI-CarRealTimeのご紹介
VI-Road:路面作成ツール
 2D, 3D 路面定義
• Analytical• GPSデータ• X,Y,Zの3次元点列データ• テレメトリデータ• OpenCRGフォーマット

 縁石定義 スムーシング 走行ライン作成•コーナーカッティング

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VI-CarRealTimeのご紹介
VI-Tire：タイヤモデル
 Paceijka 理論タイヤモデル
 タイヤテストリグ• Lateral• Longitudinal• Combined

 Tire limit calculation•21© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

タイヤ摩擦円計算により、タイヤ限界までのマージンを計算

VI-CarRealTimeのご紹介
VI-Driver：汎用ドライバーモデル
イタリア Padova大学Ruggero Frezza教授らと共に開発

二輪モデルを使用したフィードフォーワード制御とフィードバック制御を使用したドライバー制御ロジックにより、自然なハンドリング操作を実現
Trajectory Plannerにより、目標ラインへの走行ラインを更新

モータースポーツ分野において、限界性能でのドライバー制御性能を立証済み
豊富なドライバー制御パラメータ••

PreviewTime
Min. Preview Distance•••

ギアシフト時間
ギアシフトタイミング…

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 会社紹介 今日のモデルベース開発の課題と提案
 高精度車両モデル、VI-CarRealTimeのご紹介 成功事例のご紹介

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成功事例のご紹介
シームレスな開発環境
RedHawk Linux

VI-CarRealTime
高精度車両モデル
SIMulation
WorkBench

Legacy code

ECU
車両状態量（速度…）

I/O
adapter MILS, SILS, HILSでシームレスな環境を実現
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成功事例のご紹介
システムの特徴
 高精度な車両モデルVI-CarRealTime••••

すべてのプロセスにおいて一つの車両モデルを使用
操縦安定性、レーシング分野で培ったモデル定義
路面、タイヤなどの高精度なコンポーネント
車両の差し替えや、路面などの環境変更が容易

 拡張性の高いリアルタイムシミュレーション環境• Concurrent Linux Red Hawk
• フライトシミュレータで高い実績• SIMulation Workbench• 新しいHILS環境• 複数のMatlab/Simulinkモデルをマルチレートで実行• リアルタイムデータビューワ

 一貫性のある開発プロセスを構築© by VI-grade. All rights reserved. 2007-2009

成功事例のご紹介
展示ブースデモンストレーションのシステム構成
 Static Driving Simulator
RedHawk Linux

VI-CarRealTime
高精度車両モデル

ドライバー操作

SIMulation
WorkBench

Legacy code

車両状態量（速度…）

I/O
adapter

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成功事例のご紹介
ケーススタディ: Audi
Outcome

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ESC

ABS - EBDTCSSTRATEGY:• 信頼性の高い簡易モデルの構築• MATLAB上で構築された制御システムモデルとの接続• 複数の制御システムモデルを組み合わせて、車両性能を評価

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ご静聴ありがとうございました。
MiLkl inulsS im o d eM

SIMulationWorkbench

Legco acy
Mo dedelstrigger

SiL/MiL
HiL

FBS

RCIM
I/O boards

DiL

iHawk

RedHawk Linux

幅広い開発分野、開発プロセスでシームレスな環境を提供致します!
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