Modernizacja bolidu z użyciem oprogramowania MATLAB i Simulink
inż. Jakub Matyjek
Iron Warriors / Politechnika Łódzka
O zespole
Iron Warriors to grupa młodych i ambitnych studentów Politechniki Łódzkiej, którzy realizują się w wyjątkowy sposób, a przede wszystkim wykorzystują w praktyce wiedzę zdobywaną w toku studiów. Drużyna powstała pod koniec 2012 roku i od tego czasu pracuje nad pojazdem, który ma za zadanie przejechać jak najwięcej kilometrów na jednym litrze paliwa. Zespół bierze udział w zawodach Educ Eco France, Shell Eco-marathon i Pisaralla Pisimmälle w Finlandii. Jest jednym z najszybciej rozwijających się teamów biorących udział w eco maratonach. Studenci z Łodzi mają na swoim koncie wiele osiągnięć, jednak największym z nich jest ustanowienie rekordu Polski z wynikiem 837 km/l benzyny.
Zespół Iron Warriors na zawodach Eco Shell Marathon
Sterowanie pracą sprzęgła
Oprogramowanie MATLAB i Simulink wykorzystywane jest przez zespół na wielu etapach prac nad bolidem. Jednym z kluczowych wyzwań okazało się sterowanie pracą sprzęgła pojazdu. W celu osiągnięcia jego wysokiej sprawności, drużyna postanowiła zautomatyzować proces zasprzęglenia w pojeździe. Aby tego dokonać, wykorzystali platformę programistyczną Arduino opartą na pracy mikrokontrolera firmy Atmel z rodziny ATmega oraz zestaw czujników Halla. Program obsługujący pracę tego procesu powstał przy użyciu oprogramowania MATLAB & Simulink. Dzięki interfejsowi graficznemu pakietu Simulink stworzenie algorytmu okazało się znacznie ułatwione. Specjalna konstrukcja sprzęgła w ich bolidzie oraz przemyślany algorytm, w znacznym stopniu wpłynęły na poprawę wyników oraz pozwoliły kierowcy pojazdu w większej mierze skupić się na samym prowadzeniu.
Prace nad silnikiem
Kolejnym istotnym krokiem do ulepszenia bolidu była systematyzacja danych dotyczących silnika. Informacje na temat temperatury bloku, temperatury powietrza w układzie dolotowym silnika, obrotów silnika i wiele innych, stanowią istotne dane, których analiza pozwala na odkrywanie nowych wniosków, co w znacznym stopniu umożliwia optymalizować działanie podzespołów. Dzięki szybkiej analizie danych odbieranych z czujników zespół był w stanie wprowadzać poprawki w sterowaniu nad silnikiem spalinowym, nawet między kolejnymi przejazdami. Początkowo systematyzowanie danych oraz wizualizacja były czasochłonne. Dzięki zastosowaniu odpowiedniego skryptu w środowisku MATLAB proces ten został znacznie skrócony.
Przygotowania do startu na torze
W dalszej kolejności oprogramowanie MATLAB i Simulink posłużyło do zaplanowania odpowiedniej strategii jazdy. Każda sekunda, kiedy silnik w pojeździe jest uruchomiony ma znaczenie i wpływa na wynik końcowy. Z tego powodu, przed zawodami przekazywane są zespołom dane dotyczące toru, na którym ma odbyć się rywalizacja. Zazwyczaj są to między innymi informacje dotyczące różnic wysokości pomiędzy określonymi punktami oraz kierunek przejazdu. Wszystkie te dane, odpowiednio przetworzone przez specjalny skrypt, pozwalają na ustalenie najlepszej strategii oraz pomagają określić, jak długo należy jechać z włączonym silnikiem, aby ukończyć przejazd, w czasie wyznaczonym przez organizatora.
Droga do lepszych wyników
Co ciekawe, każdy niepotrzebnie spalony mililitr benzyny, to różnica rzędu kilkunastu kilometrów i jest błędem, na jaki zespół Iron Warriors nie może sobie pozwolić, biorąc pod uwagę poziom rywalizacji (podczas wspomnianych na początku tego artykułu konkursów). Dzięki zastosowanym ulepszeniom i prowadzonym w środowisku Simulink symulacjom, team wciąż walczy o wysokie noty i ma szansę uzyskiwać coraz to lepsze wyniki.