前言
详解快速控制原型(RCP)与硬件在环仿真(HIL)。
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(RCP)与硬件在环仿真(HIL)。
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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(Rapid Control Prototyping,简称RCP),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(如开关,电机,阀门等)。此时,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!
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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(一般是Simulink驱动模块),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(RCP)应运而生!
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Speedgoat Baseline快速控制原型
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(Hardware-in-loop,简称HIL),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(HIL)时,运行在实时机中的Simulink被控对象模型(模拟被控对象),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(HIL)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。
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高性能实时目标机
硬件在环仿真(HIL)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(一般还需要搭配额外的拓展板卡)。
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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。
01 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(HIL)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。
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02 机柜式
机柜式硬件在环仿真(HIL)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。
(详见:https://ww2.mathworks.cn/products/simulink-real-time.html )
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上海熠速信息技术有限公司(简称“熠速”),2017年3月成立于中国上海,是一家持续和快速成长的高新技术企业(2022年底获得国家“高新技术企业”证书)。
作为Speedgoat在中国的独家代理,熠速围绕嵌入式系统开发和测试,为用户提供硬件在环仿真系统(HIL)、快速控制原型(RCP)、电机控制算法开发、嵌入式数据库等覆盖各类控制器的解决方案。
目前熠速在北京、成都、广州、深圳都设有分公司,服务当地片区客户。熠速坚持“以客户为中心、为客户创造价值”的宗旨,第一时间为您提供优质且专业的服务!
汽车行业
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电力电子/光伏/风电/储能行业
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航空航天/军工/国防行业
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轨道交通行业
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上海熠速信息技术有限公司
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