MATLAB 帮助丰田公司设计未来

丰田公司充分利用了MATLAB, Simulink, Stateflow 与 Real-Time Workshop 所提供的集成设计环境来对系统进行设计、建模、测试与优化控制策略。新的设计流程大大节约了设计时间，使得工程师可以只需要采用较少的硬件原型系统就可以验证他们的设计思路。与MathWorks公司合作，丰田的工程师在设计控制系统时可以从概念设计，通过仿真验证直到实际的产品代码都在这一无缝集成的环境中完成。

市场的挑战

随着设计周期的缩短、产品质量要求的提高、开发及设计费用的减少，丰田公司的工程师感到他们需要一种替代传统设计的新途径。 他们曾经尝试过的方法 (即便在不考虑开销和效率的情况下) 所遇到的主要问题还是硬件原型的不完备，整个设计在工程化时需要重新设计和重新编程。因此丰田公司开始寻找一种新的方法来填补传统与现代的汽车电子控制系统开发之间的空白，使得需求定义者，控制器设计人员及编程人员有一个共同的坚实基础。

解决方案

与 MathWorks公司达成战略伙伴

丰田公司采用了MathWorks公司的MATLAB，Simulink，Stateflow及Real-Time Workshop 作为一个总体设计工具。丰田公司与Mathworks 成为战略合作伙伴已有10年的历史，丰田公司的发言人Akira Ohata 说"10年来，我们使用Mathworks的工具的范围在不断扩大展，丰田公司现有400多个MATLAB，Simulink 及Stateflow 在运行，这些工具已经成为仿真、数字信号处理及控制系统设计的标准平台，要列出这些工具所有的应用几乎是不可能的"。

MathWorks公司的工具集在丰田的电控单元（ECU）开发部起着无可替代的作用，随着新标准出现及性能的提高，丰田公司工程师正在使用这些工具来设计新的燃油喷射逻辑及传动系控制系统。

从概念到C代码的一体化环境

有了Mathworks公司的设计平台，丰田公司的工程师在统一的平台上进行设计、建模、仿真及编程实现控制策略，这具有很大的优势。例如，丰田传动系控制器的性能可以在一个直观，有自动文档生成能力环境-Simulink 及 Stateflow中来设计完成。

控制工程师可以直接与这些 "可执行的需求" 打交道，来优化控制策略和系统的性能，直接通过Real-Time Workshop生成工程师期望的C代码。

快速控制原型与硬件在回路仿真

丰田公司的工程师使用Real-Time-Workshop自动生成的代码与德国dSPACE公司的实时硬件，实验软件进行实时测试及虚拟原型的工作。丰田公司进行了两种类型的应用：一种是硬件在回路仿真，这可以在一个虚拟环境中测试ECU。另一种应用就是ECU的快速实时原型， 它可以代替真实的ECU，控制真实的对象。

丰田公司使用MathWorks及dSPACE的软硬件产品来虚拟实现发动机模型，用来调试ECU的硬件、软件。HIL的测试环境降低了费用，更容易分析系统的性能，允许在冷起动及热起动几种不同工况下进行分析。 使用快速原型环境，丰田公司的工程师可以进行控制算法，控制逻辑方面的研究，选择最佳的控制方案。

通过使用dSPACE硬件代替ECU的部分功能来真实控制一个传动系对象，这可以让工程师的精力集中在需提高或加强的控制部分。 丰田公司现在使用MATLAB，Simulink， Stateflow， RTW及dSPACE来实现整个传动系项目的概念设计、分析、开发及测试。

成果与效益

新产品上市更快、更便宜：通过Mathworks及dSPACE的产品，丰田公司的工程师可以更快地开发和测试他们的想法。 整个ECU开发过程更紧凑，设计周期明显缩短。
减少嵌入式编码的时间： 丰田公司在1998年的全球汽车会上（Troy，Michigan）提供了一个数据表格，其表明利用Simulink/Stateflow/Real-Time Workshop产生的代码比丰田公司自己的手写代码，要实现同样功能大概代码只大5%，效率只低15%。

一种改良途径：丰田公司的Ohata先生说："在丰田公司混杂电动车项目中，MathWorks 及dSPACE 的产品起着非常重要的作用，它让我们首先进行离线仿真，再使用自动代码生成技术生成C代码，并应用到真实的ECU中，这样做对丰田公司混合动力车（HEV）项目起着非常巨大的作用。"