Návrh a praktická realizace virtuálního testovacího panelu pro modelovou řadu Tatra Force T815-7

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a praktickou realizací komplexního virtuálního testovacího panelu určeného pro modelovou řadu nákladních vozidel Tatra Force T815-7. Hlavním cílem práce je vytvořit nástroj, který umožní efektivní testování základních elektronických systémů vozidla v reakci na jejich neustále rostoucí komplexnost a variabilitu konfigurací. Teoretická část práce definuje principy Model-Based Designu (MBD) a metodiky X-in-the-Loop (XiL), které tvoří základ moderního vývojového cyklu v automotive. Praktická část pak popisuje vývoj vlastního simulačního modelu v prostředí MATLAB/Simulink, který zahrnuje klíčové subsystémy pohonného řetězce: motor s implementovanou výkonovou mapou, spojku s logikou prokluzu, vícestupňovou převodovku, diferenciál a dynamický model karoserie. Nedílnou součástí řešení je realizace Rest-bus simulace v prostředí Vector CANoe, která využívá standardizovaný komunikační protokol SAE J1939. Propojení těchto dvou prostředí umožňuje interaktivní ovládání virtuálního vozidla skrze uživatelský panel v manuálním i automatizovaném režimu. Funkcionalita navrženého panelu byla ověřena prostřednictvím třinácti testovacích scénářů. Experimentální část se zaměřila na validaci převodových poměrů, akcelerace v částečném zatížení a chování systému v extrémních podmínkách. Výsledky potvrzují stabilitu modelu a jeho schopnost věrně simulovat dynamické vlastnosti reálného vozidla Tatra Force, čímž panel poskytuje validní prostředí pro vývoj a testování bez nutnosti fyzického prototypu.

This thesis deals with the design and practical implementation of a comprehensive virtual test bench intended for the Tatra Force T815-7 truck series. The main objective of this thesis is to create a tool that will enable the effective testing of the vehicle’s basic electronic systems in response to their ever-increasing complexity and configuration variability. The theoretical part of the thesis defines the principles of Model-Based Design (MBD) and X-in-the-Loop (XiL) methodology, which form the basis of the modern automotive development cycle. The practical part then describes the development of a custom simulation model in the MATLAB/Simulink environment, which includes key powertrain subsystems: an engine with an implemented power map, a clutch with slip logic, a multi-speed transmission, a differential, and a dynamic body model. An integral part of the solution is the implementation of a Rest-bus simulation in the Vector CANoe environment, which uses the standardized SAE J1939 communication protocol. The integration of these two environments enables interactive control of the virtual vehicle via a user panel in both manual and automated modes. The functionality of the proposed panel was verified through thirteen test scenarios. The experimental part focused on validating gear ratios, acceleration under partial load, and system behavior under extreme conditions. The results confirm the model’s stability and its ability to accurately simulate the dynamic characteristics of a real Tatra Force vehicle, thereby providing a valid environment for development and testing without the need for a physical prototype.