12.11.2025 08:36
MaksimSidorov 0 105 Источник

Коротко: в рамках проекта проведено сопоставление российского инженерного ПО Engee и иностранного аналога MATLAB/Simulink для решения задач цифровой обработки сигналов и моделирования гидропривода электропогрузчика ЭП2020. Испытания подтвердили практическую зрелость Engee и её готовность к использованию в инженерных подразделениях ПАО «МЗИК».

ПАО «Машиностроительный завод имени М.И. Калинина» выпускает широкий модельный ряд складской техники и коммунальных машин. Как и большинство предприятий машиностроительной отрасли, ПАО «МЗИК» стремится к полному импортозамещению производства от идеи до реализации. Одним из этапов перехода стала проверка возможности использования российской среды моделирования и инженерных расчетов Engee взамен MATLAB/Simulink.

Важный этап такого перехода — верификация возможности полноценной замены MATLAB/Simulink на платформу Engee и оценка удобства ее использования для специалистов предприятия. В качестве эталонных были выбраны задачи цифровой обработки сигналов и моделирования гидропривода электропогрузчика ЭП2020.

Моделирование гидропривода электропогрузчика ЭП2020

Вилочный погрузчик ЭП2020 (рисунок 2) выпускается серийно и используется для погрузочно-разгрузочных работ на открытых площадках с твердым, ровным покрытием. 

Рисунок 2. Электропогрузчик ЭП2020
Рисунок 2. Электропогрузчик ЭП2020

В качестве объекта моделирования выбрали один из ключевых узлов любого погрузчика — гидропривод. Были созданы прототипы математической модели гидропривода в средах Engee и Simulink (рисунок 3), а также проведено их сравнение (рисунок 4–5) в трех различных режимах. Тестирование моделей подтвердило, что результаты симуляций полностью совпадают.

Рисунок 3. Прототип математической модели гидропривода электропогрузчика ЭП2020
Рисунок 3. Прототип математической модели гидропривода электропогрузчика ЭП2020
Рисунок 4. Положение гидроцилиндра первого в Engee и Simulink
Рисунок 4. Положение гидроцилиндра первого в Engee и Simulink
Рисунок 5. Положение гидроцилиндра второго в Engee и Simulink
Рисунок 5. Положение гидроцилиндра второго в Engee и Simulink

Цифровая обработка сигналов

Сравнение инструментов ЦОС в средах MATLAB и Engee было проведено на серии тестов. Для каждого метода сгенерированы тестовые сигналы, что позволило провести детальный анализ корректности работы функций и визуализации результатов. В том числе:

  • Базовые операции: реализованы алгоритмы чтения и парсинга бинарных и XML-файлов, являющихся стандартными форматами данных для систем сбора информации.

  • Спектральный анализ:

  • преобразование Фурье: Проверена работа прямого (FFT) и обратного (IFFT) преобразований Фурье.

  • частотно-временной анализ (Short-Time Fourier Transform): выполнено сравнение работы функций спектрального оценивания для анализа сигналов.

  • Кепстральный анализ: реализованы стандартные операции (cceps, icceps, rceps) для выделения периодических структур в спектре сигнала, что часто применяется для анализа вибраций и речевых сигналов.

  • Математическая свёртка и фильтрация: протестирована работа операции свёртки (conv) и инструментов для синтеза КИХ и БИХ-фильтров, подтвердившая корректность построения цифровых фильтров в среде Engee.

  • Вейвлет-преобразования: в обеих средах было выполнено построение скалограмм — визуальных представлений спектральной плотности мощности сигнала в частотно-временной области.

    Реализация вейвлет-анализа в Engee (рисунок 1) позволяет четко идентифицировать локальные особенности и процессы в тестовых сигналах, что критически важно для диагностики механических систем. Качество и детализация скалограмм полностью соответствуют результатам, полученным в MATLAB.

Рисунок 1. Скалограмма, построенных с помощью непрерывного вейвлет-преобразования в среде Engee
Рисунок 1. Скалограмма, построенных с помощью непрерывного вейвлет-преобразования в среде Engee

Следующим этапом выполнен перенос реального алгоритма анализа сигналов из MATLAB в Engee. Он включал комплекс методов:

  •    Построение классического Фурье-спектра.

  •    Частотно-временной анализ на основе вейвлет-преобразования.

  •    Спектральный анализ методом short-time Fourier transform.

  •    Кепстральный анализ для дополнительной диагностики.

Результаты показали полное совпадение данных, полученных в обеих средах, что подтверждает корректность математических вычислений и адекватность реализации алгоритмов ЦОС в платформе Engee.

Преимущества Engee, отмеченные в ходе работ:

  • Простой переход: модели Engee и Simulink содержат одинаковые блоки и библиотеки, используемые для решения задач.

  • Моделирование сложных систем: применение блоков библиотеки физического моделирования «Изотермическая жидкость» позволило реализовать сложные гидравлические агрегаты.

  • Мультидоменность: позволяет использовать в одной модели блоки различных библиотек физического моделирования, в данном случае использовались блоки изотермической жидкости и механики (вращательная и поступательная).

  • Функциональность: различные способы визуализации результатов моделирования, возможность работать из командной строки и редактора скриптов, отображение конфликтующих и стартовых начальных значений, широкий выбор решателей позволяют настроить математическую модель до значения целевых характеристик системы.

Тестирование в ПАО «МЗИК» показало: Engee готова к практическому применению в расчётах и моделировании сложных систем. Для предприятия это означает преодоление ещё одного барьера в переходе на отечественное ПО.

И.В. Шестаков, заместитель главного конструктора по науке и инновациям:

«Особенно важно отметить низкий порог входа для инженеров, ранее работавших в MATLAB/Simulink. Идеологическая близость принципов работы обеих сред значительно упрощает переход на новую платформу».

Комментарии (0)