快速控制原型RCP与硬件在环仿真HIL该如何区分呢?

2024-02-23

控制器软件开发的V流程中,有两个需要通过实时仿真完成的重要环节,即快速控制原型与硬件在环仿真。
快速控制原型RCP与硬件在环仿真HIL该如何区分呢? (https://ic.work/) 工控技术 第1张
我相信有很多朋友都对这两个概念早有耳闻,但是它们真正的作用是什么呢?在现实中,我们又该如何区分RCP和HIL呢? 接下来的时间里,本文就将参考Speedgoat实时仿真方案,彻底解开您的疑惑!
知识点1:什么是快速控制原型?
快速控制原型,话不多说,咱们先看公式>
RCP=假的控制器+真的被控对象,在控制器开发中,如果我们使用实时仿真机运行Simulink算法,控制实际的物理对象。此时,我们的Speedgoat实时仿真机,就已经成了一个便捷的原型控制器。
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凭借这个原型控制器,软件工程师可以在很短的时间内,完成算法的功能验证,故得名为快速控制原型。 在传统的控制器开发流程中,算法的进一步验证,需要工程师自己去开发一套硬件,并且自行编写调用硬件资源的代码,然后把控制算法部署到硬件里。而且,在后续测试中,一旦发现问题,就可能要把上面的步骤重来一遍!
这种方法,别说开发者了,我猜屏幕前的朋友们看着都觉得繁琐。更何况,这些冗长的步骤,还给我们的潜在用户,带来了更加冗长的账单。
对于这些用户,他们有一个强烈的需求,就是:有人能给他们提供一个成熟的、无bug的硬件,同时给他们提供这个硬件的底层,让他们能够直接将应用层算法下载到这个硬件中,使得他们可以直接用这个硬件去控制被控对象,在实时的环境中验证应用层算法。
So,快速控制原型应运而生!
它最大的意义就在于,帮助用户快速地构建一个原型控制器,这个原型控制器可以跟真实被控对象相连,在实时环境下验证用户的应用层算法。
知识点2:什么是硬件在环仿真?
硬件在环仿真,同样的,咱们先看公式>
HIL=真的控制器+假的被控对象,没错,RCP和HIL这两个听上去感觉很像的概念,其实是完全相反的!硬件在环仿真时,运行在实时机中的Simulink被控对象模型,受真实控制器的控制,以此对控制器进行测试。
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硬件在环仿真可以适用于几乎所有嵌入式控制器的功能测试和验证,在电力电子、工业自动化、汽车控制等领域都得到了普遍应用。 比如在实车测试之前,预先通过HIL对控制器做一个全面的功能测试,提前暴露和解决控制器的bug,大幅度减少实车测试的时间、人力和资金成本。
高性能实时目标机,硬件在环仿真的核心就在于实时仿真机。一般而言,被控对象模型比控制算法模型复杂,所以要求运行HIL的实时仿真机,算力更强,CPU配置更高。 要易于将Simulink模型编译、下载到实时仿真机中,具备灵活且丰富的IO和通讯接口,能够满足不同应用的需求。
一种典型配置,在实际的使用中,仿真主机一般要搭配其他的设备,形成一套完整的HIL测试设备,根据设备的形态,又可分为两类:桌面式和机柜式。
① 桌面式,这种布置形式常见于各大高校和小型企业,这类用户对硬件在环仿真设备的需求相对简单,附加设备较少,可以直接置于桌面使用。
②机柜式,机柜式硬件在环仿真设备是大中型企业的首选,这类用户的标准更为严格,需求也更加复杂,这就需要更多额外的设备。 但桌面的容量毕竟是有限的,为此,我们会把所有的设备,都集成到一个大机柜中,以便于使用和维护。

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知识点3:Speedgoat实时仿真方案
Speedgoat公司由MathWorks前员工于2006年成立,总部位于瑞士首都伯尔尼,致力于提供专门针对MATLAB/Simulink环境的实时系统。

Speedgoat实时目标机是MATLAB/Siumlink的官方仿真平台,无缝兼容Simulink,显著的优势之一是All in Simulink,从建模、离线仿真、到实时仿真、调参监控,均可在Simulink环境完成。
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