Российский автопром

Схема стенда для испытаний

Перед тем, как поставить оборудование на самосвал, его нужно испытать. Но как? Если подходить расточительно, то стенд для тестирования может оказаться в несколько раз дороже самой трансмиссии, а если протестировать оборудование недостаточно качественно, то в карьере с осциллографами уже не посидишь.

Так как тяговых двигателей у самосвала два, то самой удобной является схема испытания двигателя на двигатель:



На заводе-производителе двигатели муфтируются вместе через вращающийся бесконтактный датчик момента, и управляются от штатного преобразователя (силового шкафа управления). При этом один двигатель при испытаниях работает как двигатель, а другой как генератор (рекуперирует энергию, работает в тормозном режиме). Силовые преобразователи этих двигателей соединены по шине постоянного тока, а это значит, что рекуперируемая энергия двигателя, работающего в генераторном режиме, возвращается обратно в шину постоянного тока и уходит в преобразователь двигателя.

Получается такой круговорот энергии, и от вечного двигателя такую систему отличает лишь то, что она дополнительно подпитывается от сети, но величина этой потребляемой энергии равна лишь суммарным потерям в обоих приводах. Так, в нашем случае при работе двух двигателей с мощностью 320кВт из сети потребляется только 80кВт.

Также на картинке можно заметить преобразователь тормозных резисторов и сами резисторы: они не обязательны, но крайне желательны в качестве защиты. Дело в том, что при отладке, нештатных режимах работы и аварийных отключениях возможны забросы напряжения в шине постоянного тока. Преобразователь тормозного резистора в этом случае сидит на страже и сливает энергию, если напряжение в шине превысило заданный порог (например, 1000В). Иначе транзисторы пробьются и всё взорвется.

Кроме того, тормозной резистор полезен в случае необходимости резкой остановки привода. Если привод вращается, то без тормозного резистора нет способа его быстрой остановки – только выбегом по инерции, так как некуда девать рекуперативную энергию. С резистором же в случае чего тормознуть можно за пару секунд.

Вот так выглядит этот стенд в реальности на заводе «ПТФК «ЗТЭО»:


Что здесь что:

1,2 – испытуемые тяговые двигатели. Смуфтированы они через датчик момента, закрытый кожухом 3.

Так как в самосвале воздушное охлаждение (от большого вентилятора на дизеле), то для его имитации на стенде применены центробежные вентиляторы 4,5, которые вращаются через ременную передачу от асинхронных двигателей 6,7.

Аналогичный вентилятор 9 продувает радиатор 10, который через водяной контур охлаждения снимает тепло с преобразователей шкафа управления 8.

Под номером 11 можно видеть секцию тормозного резистора, а далее за ним стоит его вентилятор 12.

В будке 13 (её местные называют аквариум) предполагается сидеть во время испытаний, там расположен компьютер для управления приводами по CAN, а также кнопки для подачи и регулирования силового напряжения. Остальные шкафы и устройства к данным испытаниям отношения не имеют.

Вот еще видео этого же стенда во время его работы:


Самый шум здесь создают вентиляторы, а сами тяговые двигатели почти не слышно. А вот так выглядит аквариум изнутри:



Как проходят испытания

Что и как на стенде испытывают? Вообще говоря, финальная цель испытаний – снять тяговую характеристику, а также провести тепловые испытания. Тяговая характеристика – это точки требуемого момента от частоты вращения. Для данного тягового двигателя мощностью 320кВт она примерно такая:



Характеристика требует работу с постоянной мощностью 320кВт в диапазоне от 390 до 4000 об/мин. Этого достаточно сложно достичь, см. рассуждения в конце вот этой статьи.

Снимается такая характеристика при первых испытаниях в полностью ручном режиме. Один привод запускается в режиме поддержания частоты вращения (с ПИ-регулятором скорости), а затем вторым приводом в режиме поддержания момента последовательно увеличивается задание момента, пока датчик момента не покажет требуемый по ТЗ момент. После этого в таблицу заносятся все доступные показания приборов. Обычно это все напряжения, токи, моменты, потребляемый из сети ток, косинус фи и т.п. И так проходят по всем скоростям.

Много информации снимается также не по внешним приборам, а средствами преобразователя, например, контроллером рассчитывается косинус фи, выводится усредненный ток статора по осям d,q (оси векторного управления), напряжения по этим осям и т.п. При желании также снимаются осциллограммы мгновенных величин, например, токи фаз, работа датчика положения вала ротора, работа возбудителя и т.п.:



По таким осциллограммам «глазами системы управления» можно понять, почему и где что-то идет не так, если привод не выдает, то что от него ожидают. Подробнее об отладке ПО в электроприводе я уже писал в этой статье, и всё сказанное там полностью справедливо и здесь.

Вторым шагом проводятся испытания на нагревание. Привода включаются в работу в номинальной точке и крутятся так несколько часов, пока все температуры, как двигателя, так и преобразователя, не выйдут на установившийся уровень. Если все температуры в пределах допустимых значений и соответствуют расчетным, то испытание на нагревание считается пройденным.

Так как не везде можно установить датчики температуры, то для измерения температуры отдельных частей применяют термоиндикаторы – перед испытаниями на тепло в силовом шкафу и на некоторые элементы двигателя наклеивают в интересующие места специальные наклейки, которые при повышении температуры меняют цвет. После испытаний все индикаторы проверяют и записывают:



Видите этот круглый индикатор на микроконтроллере? Почернение на месте 71 градуса обозначает, что эта температура была превышена, но белый кружок на 77 говорит, что 77 градусов тут достигнуто не было. А соседний термоиндикатор на базовой плате показывает, что там не было достигнуто даже 60 градусов. Обычно любую новую конструкцию блока всю обклеивают такими индикаторами – силовые шины, разные части радиатора, разные части платы и т.п. В дальнейшем при серийном производстве и эксплуатации можно обходиться показаниями штатных датчиков температуры: у нас в блоке такие датчики стоят на каждом IGBT транзисторе, радиаторе, отдельно измеряется температура воздуха, а также еще 6 температур приходит от тягового двигателя.

Кроме испытаний в номинальной точке проводят еще испытания на работу в режиме перегрузки (с максимальным моментом ограниченное время) и работу с превышением максимальной частоты вращения. Потом роли (кто двигатель, кто генератор) меняют местами и все повторяют.

При выпуске серийной продукции такие испытания можно в некоторой мере автоматизировать, например, обеспечить автоматическое снятие тяговой характеристики с формированием протокола, но так делают только при очень, очень больших объемах производства.

Но это о двигателях. Есть еще два компонента электротрансмиссии – генератор и тормозные резисторы. С ними поступают тоже просто. Генератор, вместо дизеля, подключают к гонному двигателю – специальная машина для испытаний, обычно сильно большей мощности.



На фотографии на переднем плане маленький испытуемый генератор, а на заднем полубочка – это мощный гонный двигатель, немного утопленный в пол. Тоже синхронная машина, кстати.
Выход генератора подключают к выпрямителю (лучше всего к штатному из силового шкафа), а выпрямленное напряжение к тормозному резистору. И гоняют так это всё до установившейся температуры.

В отличие от испытаний двигателей, где из сети предприятия потреблялась только мощность потерь, при таком испытании потребляется полная мощность генератора, т.е. 800кВт, и все это сдувается в тормозные резисторы, т.е. идет на обогрев воздуха в цехе. Это не так чтобы большая проблема зимой… но летом после часа таких испытаний в цехе становится +40 и выше. И электроэнергии сжигается тоже немало. Хотя по сравнению с ценой самого испытываемого оборудования – копейки.

Как проходят испытания на самом деле

К сожалению, все описанное выше – испытания из идеальной вселенной. На самом деле всё происходит по-другому. Если мы говорим о первом экземпляре нового оборудования, то сначала не работает вообще ничего, даже если вы, как предприятие, собаку съели на таких разработках. Проблемы всплывают везде, начиная от ошибки в разводке плат и до самой концепции управления двигателями.

Так, например, контроллер обычно претерпевает 2-4 итерации разводки платы, прежде чем избавляется от явных ошибок, невтыкающихся разъемов, помех на паре-тройке каналов АЦП и прочего. Сначала каждая плата тестируется на столе, вручную, проверяются питания, на тестируемые узлы платы подается имитационный внешний сигнал, проверяется его обработка платой при помощи мультиметра или осциллографа. И в итоге вот примерно такими доработками изобилует в итоге самая первая версия платы после полной проверки:



Обычно после показанных хирургических исправлений плата работает, но для установки на объект категорически не годится. Максимум для лабораторных испытаний.

В данном проекте самосвала мы использовали свои готовые и проверенные временем контроллеры, поэтому с этими платами проблем особых не было. Однако базовые платы преобразователя, в которые вставляются контроллеры, а также сама конструкция силового шкафа разрабатывалась под эту задачу с нуля. Поэтому базовые платы претерпели 3 или 4 итерации, прежде чем попали на самосвал.

В электрической схеме силового шкафа напутать сложно, так как деталей относительно мало (хотя, бывало, что поставили как-то силовые диоды не той стороной). Со шкафом и преобразователями проблемы бывают другого плана: сборочные (что-то куда-то не влезает или не просунуть отвертку, чтобы закрутить), влияние одних проводников на другие (помехи, наводки и вот это во всё), перегрев каких-то частей.

Например, в данном проекте была проблема с плохой работой снабберов транзисторов. Снабберы – это такой узел, обычно из конденсатора и резистора, который ставится рядом с силовым транзистором и должен снижать коммутационные перенапряжения, когда силовой транзистор переключается. Так вот, снабберы в этом блоке работали и перенапряжения снижали, но ток через конденсаторы снабберов был такой большой, что конденсаторы деградировали и спустя время взрывались. Пришлось перерабатывать компоновку транзисторов и силовых шин, чтобы исключить проблему.

Но самый большой и неожиданный факап у нас здесь был концептуальный. Изначально, когда мы узнали от конструкторов электрических машин, что тяговый двигатель будет 9ти фазным с тремя независимыми триадами, мы решили, что проще всего поставить три независимых контроллера и управлять каждой триадой отдельно, так, как будто это отдельная электрическая трехфазная машина. Так как датчик положения ротора единый и заводился во все три контроллера, то мы ожидали, управление будет синхронизировано с точки зрения магнитного потока машины, формируемого обмотками, а большего и не надо. В этом подходе есть здравое зерно, и в некоторых проектах мы так успешно делали, но здесь это не прокатило.

Когда мы начали делать первые включения на заводе, оказалось, что по отдельности каждая триада со своим контроллером работает, но включение нескольких триад двигателя одновременно приводило к сильным неожиданным пульсациям тока в каждой из триад. Вот, на левой картинке показана (желтый и красный) форма синусоидальных токов фаз первой триады при работе этой одной триады, а на правой эти же токи, если совместно включить соседнюю триаду:


Пульсация тока 50% амплитуды первой гармоники!

Оказалось, что индуктивная связь между обмотками разных триад достаточно большая, чтобы пульсации тока от работы ШИМ одной триады могли трансформироваться в другую триаду как некая паразитная коммутационная ЭДС, и тем самым портить форму токов фаз!

Выход в такой ситуации был только один – полностью синхронизировать открывание и закрывание транзисторов в соседних триадах, чтобы трансформаторная ЭДС от ШИМ была одного знака и взаимно компенсировалась. Но как это сделать, если контроллера три, а частоту ШИМ нужно менять на ходу работы привода? Кварцевые генераторы на разных контроллерах немного разные, а это значит, что даже если задать частоту ШИМ одинаковой, все регистры запрограммировать одинаково и запустить контроллеры строго одновременно, со временем фаза таймеров ШИМ все равно «разойдется». Ни о какой программной синхронизации речи тоже не шло, программа просто не успеет напрямую отмерить и скорректировать такие малые временные интервалы, а аппаратной синхронизации ШИМ используемые контроллеры не предполагали. Ведь частота ШИМ – до 10кГц, а синхронизировать фазу таймера ШИМ нужно с точностью до долей периода.

Правильным решением тут было перенести управление на один контроллер, который управлял бы всеми триадами сразу. Так и было в итоге сделано, как указано в предыдущей статье – вовремя попался отечественный микроконтроллер с 18ю ШИМами, мы как раз в это время осваивали его в другом похожем проекте.

Из-за этого в скором темпе пришлось переделывать базовую плату, чтобы заменить три контроллера на один, а также переписывать весь софт под новый микроконтроллер, разрабатывать многофазный программный модуль ШИМ и т.п. Это сильно отбросило нас назад по срокам сдачи проекта.



Конечно, глядя назад, можно сказать, что проблема была очевидна – намотанные в одни стальные пазы обмотки конечно же имеют сильную индуктивную связь, и то, что такая проблема имеет место быть показывает любой расчет на салфетке за обедом. Однако на тот момент никому это не пришло в голову – особенно потому, что ранее мы уже делали другую машину (с меньшими индуктивными связями) тем же методом нескольких контроллеров и все было хорошо.

Проблемы можно описывать долго – я опущу, как в спешном темпе переписывается софт контроллеров под реалии аппаратной части, как при испытаниях неминуемо взрываются транзисторы и приходится очищать от копоти и перебирать весь силовой шкаф, как в электродвигателе вырывает крепежи магнитопровода и размалывает в хлам все обмотки и т.п. Всё это бывает, в каждом проекте немного по-своему, но всегда много.



Это – нормальный процесс разработки. Если вам кто-то обещает, что вот сейчас возьмут и сделают за одну итерацию рабочий образец сложного электротехнического устройства – не верьте, это не показатель у исполнителя опыта, а, наоборот, показатель его отсутствия. Нельзя сразу сделать хорошо. Любая новая разработка – это итеративный процесс проб и ошибок. И для рабочего первого образца нужно закладывать как минимум двоекратное, а лучше троекратное количество комплектующих – потому что часть оборудования взорвется, а часть придется выбросить как неудачное решение.

Дополнительные испытания

Также в статье не описаны многие автономные испытания, предшествующие испытаниям привода всборе:

• Испытания в термокамере – низкие температуры, высокие, влажность, конденсат и вот это вот все;
  


• Испытания на проверку IP (попадание влаги и пыли);
  


• Испытания на вибростенде – не отвалится ли что-нибудь механически; (к слову, если делать ресурсные испытания на вибрацию, то прошедший цикл тряски образец оборудования на поставку не годится — его механический ресурс выработан, годен только для лаборатории, если останется жив)
  


• Испытания на прочность изоляции – подается высокое напряжение между корпусом и проводниками, проверяется, что изоляция хорошая;
  


• Испытания на защиту от короткого замыкания (оборудование должно отключиться и не бабахнуть);
  


• Испытания электрических машин на вибрацию (т.е. замеряется уровень вибрации при разных частотах вращения: осевая, радиальная и т.п.).
  

При всех этих испытаниях также есть большой риск вывести оборудование из строя или довести до «непоставочного» вида. Это к слову про троекратный запас железа на разработку. При этом некоторые испытания делаются один раз для одной конструкции, а некоторые повторяются для каждого экземпляра при серийном производстве. Это зависит от стоимости самих испытаний и степени повреждения ими оборудования. Например, испытания на вибрацию и испытания на КЗ точно не проводятся на каждом экземпляре, так как уменьшают его ресурс.

Заключение

Но все эти испытания и проверки – это лишь половина всей «пусконаладки». Даже идеально работающее в лабораторных условиях новое оборудование не будет работать «из коробки» на объекте. Снова придется что-то дорабатывать, дописывать софт и сталкиваться с неожиданными проблемами. Как мы запускали и пусконалаживали сам самосвал – читайте в следующей статье.

Немного рекламы

Почти все сотрудники фирмы «НПФ ВЕКТОР» являются выпускниками кафедры автоматизированного электропривода НИУ МЭИ. Кафедра АЭП является важнейшим партнером при разработке подобного рода проектов. Напоминаем, что НИУ МЭИ продолжает прием в магистратуру по направлению «электроэнергетика и электротехника», в том числе и на программу «электропривод и автоматика». С правилами приема можно ознакомиться на сайте приемной комиссии МЭИ. Страница кафедры АЭП на портале НИУ МЭИ. Официальный сайт кафедры.

Напоследок загадаю загадку

Что это и где это стоит?

Вот здесь с машины краном демонтируют старый шкаф управления:



Далее снимают тяговые двигатели:



Двигатели вставляются в своеобразную «бочку» заднего моста. У движка вал выходит с двух сторон – на одной стороне, внутри бочки, на нем располагается механический тормоз, а с другой стороны привинчивается колесный редуктор. Поверх редуктора на болты крепится диск с шиной.

Вот на этом фото рабочие монтируют на наш тяговый двигатель тормозные суппорта.



Механический тормоз на таких машинах используется в качестве аварийного и стояночного. В движении им штатно не тормозят, так как тогда внутри бочки все раскалится и загорится – механическую энергию торможения там отводить некуда. Также на фото видно, как в эту же сторону выходят все провода, которые затем подключаются к клеммнику внутри бочки.

Далее на палубу (да, у БелАЗа есть палуба) устанавливается шкаф управления.



Заметьте, что новый шкаф значительно ниже, чем предыдущий (сравните с фото выше, где кран поднимал старый шкаф). Это дает водителю больший обзор в правое окно.

А помните анекдот: «В аптечке БелАЗа на амбулаторном лечении могут находиться до шести человек»? Так вот, на самом деле кабина очень маленькая, узкая и места там ровно два. Дизайн внутри не назвать изысканным, но функционально всё что нужно есть, даже кондиционер. На фото передняя панель немного подразобрана, идет монтаж:



При этом панель управления с приборами – вполне современная, с большим цветным дисплеем и красивая (почти как у Теслы). Стоит она под рулем:



Эта панель отображает всю информацию по автомобилю, и для каждой подсистемы там есть своя страница. Своя страница про гидравлику, про ДВС, про трансмиссию и т.п. Но панель в основном информационная и ничем жизненно-важным не управляет – т.е. на функционирование трансмиссии её отсутствие не влияет. К сожалению, заранее цифровой протокол обмена с этой панелью никто не согласовал, под нас страницу с нашим приводом не сделал. Поэтому мы сначала решили, что наш привод будет «без окон, без дверей» – две лампочки для индикации аварий и хватит.

Однако местным наладчиком (за что ему отдельное спасибо) был предоставлен протокол обмена с панелью в виде таблички CAN посылок, полученный им прямо на месте методом пристального анализа логов (или по-народному сниффингом). Недолго думая, мы подстроились под этот протокол и стали отправлять своим контроллером нужные посылки, после чего телеметрия от нашего привода на панели ожила и стала отображаться на схожих полях от другой электротрансмиссии:



Не сказать, что там сильно много всего, но, по крайне мере, токи, напряжения и температуры водитель посмотреть может. Также отображаются статусы включенности круиз-контроля, ошибки на преобразователях, состояние селектора направления движения и т.п. Вся остальная диагностика выполняется с ноутбука наладчика сервисной программой от производителя трансмиссии (то есть помимо самого электропривода нужно было разрабатывать сервисный софт).

Первое включение

После проверки подачи приборного питания, проверки наличия всех узлов в сети CAN и прозвонки силовых кабелей настает время первого включения. Задние колеса самосвала вывешены, ДВС работает на холостых оборотах. Все уставки защит снижаются до «бреющего полета». Т.е. если хоть что-то куда-то прыгнет, хоть ток, хоть напряжение – любая телеметрия, то сразу все отключается.

В ручном режиме с ноутбука задаем небольшой ток возбуждения генератора и нажимаем заветную кнопку «Пуск». Напряжение на шине постоянного тока неспешно поднимается до 100В. Ничего не бахнуло? Защиты не чиркнуло? Контроль изоляции силовых шин не сработал? Ничем не пахнет? Никто не кричит «вырубай»? В логах всё гладко? Хорошо. Можно поднять чуть выше, до 400. Вот так это выглядит в нашей «рисовалке логов» телеметрии (в онлайн режиме графики выползают справа в реальном времени):



Теперь проверяем каждый тяговый двигатель. Задаем небольшую частоту вращения, опять же в ручном режиме, также снижаем все защиты в самый низ, нажимаем «Пуск». Вот так это выглядит снаружи:

Видео вращающегося колеса


Вот так это выглядит в логах:



На момент разгона колеса чуть приспустилось напряжение на звене постоянного тока всех устройств (белым), подрос ток статора всех триад первого двигателя (фиолетовым), ток возбуждения (оранжевым), генератор показал ток по шине постоянного тока (красным), небольшую мощность в 43кВт (голубым), и частота вращения (желтая) поднялась до задания, 200 об/мин, после чего всё остальное упало в ноль. На вращение на холостом ходе энергии почти не тратится, на уровне погрешности измерений.

Повторяем все со вторым двигателем – работает. Потом проверяем все тоже самое от органов управления – от педали газа, тормоза. Разгоняем и тормозим двигатели уже быстрее, поднимаем выше уставки срабатывания защиты.

«Покатушки» и первые проблемы

Итак, самосвал на колесах, и вот он, долгожданный первый выезд из цеха своим ходом:


Но с первой же попыткой нажать на газ посильнее сработала защита по превышению тока на шине постоянного тока генератора. Ток превысил защиту 1500А (номинальный ток для полной мощности – 1100А). При этом машина даже не ехала, водитель только резко нажал на газ и всё выключилось. Что видно в логах? А ничего:



.....
Потом мы опять спустились вниз, теперь нас нагрузили полностью, съездили еще, и еще, и еще… Машина начала постепенно втягиваться в работу. По пути, конечно же, происходили срабатывания защит, приходилось опять охотиться с осциллограммами на причины, но с течением времени защиты срабатывали всё реже, а машина без отключений проезжала все больше. Потом мы стали отдавать машину на ночную смену (без программиста в кабине). По утру скачивали логи с промышленной SD-карты в контроллере верхнего уровня, изучая интересные места и опрашивая жалобы водителей.

Хотелки

А дальше… Дальше начались всякие внеплановые улучшения софта, скажем так. То, что не влияет на основной функционал, то, чего не было в ТЗ, но, как оказалось, что «у всех других самосвалов есть и это очень удобно». Например, выяснилось, что у всех новых машин реализована противооткатная система. Примерно как на легковушках, но с некоторыми «карьерными» нюансами. В общем, надо было сделать так, что если селектор направления стоит вперед, то машина могла катиться только вперед, а назад ехать упиралась что есть силы. Т.е. чтобы можно было при подъеме на уклон полностью отпустить газ, машина плавно бы остановилась и не покатилась назад. А если надо поехать вперед, водитель жал бы газ и машина без отката назад и рывков шла вверх. И все тоже самое при селекторе назад – вперед катиться нельзя. А в нейтрали противооткат должен отключаться.

Но никто же заранее не говорил, что это надо делать! Да, своими глазами на карьере становится видно, что без этого режима реально неудобно эксплуатировать машины. Но вот в чем проблема – с механическим тормозом так сделать просто, в легковушках при нулевой скорости он зажимается клапанами блока АБС (или чем там?) и всё. И не надо ни энергии тратить, ни эквилибристикой заниматься. На БелАЗе же все системы разделены, и там есть три педали – газ, тормоз механический и тормоз электрический (там, где обычно сцепление). Так вот: механические тормоза управляется только напрямую от своей педали без всякой электроники. Поэтому если делать противооткат на этой конструкции самосвалов, то только средствами торможения тяговым двигателем.

А держать в одном положении электродвигатель с нагрузкой в виде самосвала, стоящего на уклоне – не так-то просто! Как бы это объяснить… это как держать обычную машину с механической коробкой передач на уклоне, играя газом и сцеплением. В зависимости от положения машины нужно поддавать тягу или её сбрасывать. Датчиком положения машины у нас в этом случае служит датчик положения ротора двигателя. Но датчик этот у нас очень грубый, с малым числом меток на оборот. Т.е. если сделать по-простому, «чем быстрее едем назад, тем сильнее поддавай момент вперед», то машина или предательски ползла с уклона понемногу, или раскачивалась вперед-назад. Представляете себе, встали вы на светофоре, а машина елозит вперед-назад на два метра, поддавая то газ, то тормоз, и кивая подвеской туда-сюда… Задача сводится в итоге к задаче сервопривода, который держит положение (как я показывал в статье про сервопривод), но только в размерах БелАЗа и на датчике положения с очень низким разрешением.

В общем, наигрались мы тогда вдоволь с алгоритмами противоотката, пришлось применить самые хитрые ПИД-регуляторы с фильтрами, что только мы сумели придумать. А ведь характер поведения самосвала еще меняется разительно с грузом/без груза! Но настроить «как у всех» вроде бы получилось, водители остались довольны. Вот одно из видео, как мы отлаживали противооткат с грузом:


Тоже самое, но изнутри:


Еще одной интересной системой является круиз-контроль. Местные его называют стабилизация скорости. И если на легковушках он нужен при поездках «на дальняк», чтобы нога не устала газ держать, то здесь – совсем по другой причине. Даже летом на карьерах обычно достаточно скользко, дороги земляные, после дождя их размывает, получается жижа. Ну а зимой в гололед и подавно. И все эти многотонные самосвалы на этих дорогах вполне успешно буксуют (у нас видео нет, но на ютубе полно примеров: раз, два ).

По отзывам водителей самый безопасный способ езды – чтобы колеса вращались с заданной фиксированной скоростью, хоть там спуск, хоть подъем. Это как раз и обеспечивает функция стабилизации скорости. Её задача – очень жестко держать задание, не реагируя на локальные перепады высот. При этом держать скорость она должна играя сразу и газом, и тормозом, смотря куда и как машина едет.

На словах звучит круто, но по факту там обычный ПИД регулятор скорости машины и всё. Хотя поотлаживать и понастраивать тоже пришлось. Да, и еще одно отличие от обычных машин – если нажать на газ или на тормоз, то режим круиз-контроля здесь не отключается, а просто повышает или снижает задание скорости. Т.е. водитель может ехать в таком режиме постоянно, но педали меняют роль и вместо уровня тяги теперь регулируют задание скорости.

Кроме стабилизации скорости машины целиком, еще нужно выравнивание частот вращения по колесам (по задним, конечно, от передних информации нет). Но здесь уже выравнивание не жесткое, так как колеса могут (и должны) крутиться с разной скоростью в повороте. Поэтому до определенной дельты частот вращения привод ничего не предпринимает, а при большей разнице начинает перераспределять момент на колесах так, чтобы подкручивать отстающее и приостанавливать убегающее. Но, в общем, тут тоже никакой рокет-саенс нету, и справляется пропорциональный регулятор с мертвой зоной. При этом сразу одним регулятором можно убить двух зайцев: в зависимости от того, тянем мы или толкаем, получается как бы и противобуксовочная и антиблокировочная система сразу. Не совсем честные системы, конечно, потому что сразу два задних колеса могут и буксовать, и заблокироваться вместе, но по отдельности каждое – нет. Хотя на будущих машинах нам обещали поставить датчики скоростей передних колес, тогда можно с ними будет сделать по-настоящему, без блокировки.

Наша команда

Сколько народу всё это делало? А сколько пусконалаживало? А как строилось взаимодействие? Это тоже интересные вопросы. Если посчитать по пальцам, то конструированием силового шкафа занималось человека три, написанием софта еще три, пара разводила контроллеры, электрические машины еще конструировали в среднем трое и один суперкомпьютер. Еще нужно посчитать нескольких работников, которые занимались комплектацией, документацией и организационными вещами. И это только непосредственно вовлеченные в проект люди, которые занимались только этим и больше ничем. А еще есть рабочие на заводах, которые это оборудование точили, резали, наматывали, собирали, проверяли, перевозили и так далее. В общем, кооперация была большая, многих фирм и заводов в разных частях страны.

На пусконаладке на объекте было сначала пятеро, когда производилась активная сборка и монтаж оборудования, прокладка кабелей и т.п., но потом на покатушки и отладку осталось двое: один конструктор силового шкафа и один программист. Ну это без учета местных – водителей, наладчиков и рабочих, которые помогали в случае чего.

Однако, хоть там и было два человека, виртуально с ними была вся команда. У нас такая практика – под каждый проект создается отдельный чат (в неком опальном мессенджере), и там освещается всё, что происходит. За день там публикуются десятки осциллограмм, фотографий отвалившихся проводов, файлов логов и воззваний к помощи. Все всегда на связи и решают возникающие вопросы. Под это дело мы даже купили и отправили «туда» GSM антенну с модемом, чтобы связь была даже на самом дне ямы (разреза).

Также часто практикуется удаленное подключение (удаленный рабочий стол), когда конкретному программисту нужно что-то поосцать (термин у нас такой для сессии снятия осциллограмм) или пошить контроллеры в своей части ответственности. А еще бывает, что в машине сильно трясет, тогда тот, кто подключается по удаленке ведет саму работу, а тот кто сидит в кабине просто визуально контролирует обстановку, следит за связью и командует куда ехать.

Также есть миссия ответственного просмотрщика логов. Скажем, машина сделала очередную ходку с грузом, визуально всё было хорошо, в чатик сваливается CAN лог поездки. Его обязательно нужно открыть и просмотреть, и обычно в нем находится много очень интересных нюансов, хотя на ходу никто ничего не заметил. Тут же в офисе идет правка софта, пушится, на той стороне интернета пуллится и шьется в машину.

Вы, может быть, удивитесь, но автор этой статьи – ни разу не видел вживую БелАЗа. Да, в этом проекте я тот самый оператор матрицы и удаленный смотритель логов. И эта статья написана без единой консультации с теми, кто «был там». Просто потому, что мы все, кто в чате, обо всём уже знаем. Вот такая плотность передачи информации у нас при работе с проектом.

Более того, все испытания электродвигателей на заводе (прошлая статья) шли вообще без присутствия программистов. Но велись ими. По удаленке. Из командированных на месте на испытаниях сидел только несчастный конструктор силовых шкафов (не считая работников завода), которому нужно было снимать осциллограммы физическим осциллографом, контролировать температуры и подключать провода. Такая наглость со стороны программистов стала возможной только благодаря многолетним инвестициям в свой отладочный софт и методологию, которая была подробно рассмотрена здесь.

К слову, по этой причине еще на стадии обсуждения нового проекта с заказчиком мы сразу выясняем, есть ли на объекте в месте установки оборудования интернет, мобильная связь и возможно ли их обеспечить в случае отсутвия. Если выясняется, что ничего нет, говорим, что тогда пусконаладка будет идти в три раза дольше. Обычно это очень хорошо стимулирует на поиск и подключение нам завалявшейся вайфай точки доступа или организации разрешения на пронос «запрещенного для обычных смертных» 3G-модема на объект на время пусконаладки. Но, безусловно, бывают и такие места, где не то что интернет, а и розетку бытовую найти сложно. Кстати, о розетках — на время пусконаладки в самосвал мы ставили инвертор 24-220В (из обычного автомагазина) для зарядки ноутбуков и телефонов, чтобы спокойно бесперерывно работать.

Заключение

Хоть сейчас машинка уже стала взрослая и ходит в разрез самостоятельно, мы про нее не забываем – местным наладчикам оставили GSM антенну, и, если что – подключаемся удаленно и диагностируем, что не так. На место выезжать нужно только если сломается что-то непоправимое. Поломки типа отвалившегося провода или отказавшего насоса чинятся местным персоналом, а наше дело подключиться и сказать, в каком именно месте проблема и где это увидеть.

Предположительно, это финальная статья по этому проекту. Если в комментариях будут предложения о чем рассказать ещё, что не уложится в формат ответного комментария, то подумаем о написании продолжения.