硬件在環(huán)(HIL)仿真可以對(duì)虛擬運(yùn)行環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行非常逼真的模擬。一個(gè)典型的HIL系統(tǒng)包括用于從控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的傳感器、用于發(fā)送數(shù)據(jù)的傳動(dòng)器、一個(gè)用于處理數(shù)據(jù)的控制器、一個(gè)人機(jī)界面(HMI)以及一個(gè)開發(fā)后仿真分析平臺(tái)。NationalInstruments公司通過其創(chuàng)新的低成本模塊化硬件和軟件平臺(tái)幫助工程師和科學(xué)家設(shè)計(jì)并建立自己的HIL系統(tǒng)。NI的R系列可重新配置型輸入/輸出硬件和LabVIEWFPGA軟件模塊為HIL提供了更高性能的平臺(tái)。本文
硬件在環(huán)(HIL)仿真可以對(duì)虛擬運(yùn)行環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行非常逼真的模擬。一個(gè)典型的HIL系統(tǒng)包括用于從控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的
傳感器、用于發(fā)送數(shù)據(jù)的傳動(dòng)器、一個(gè)用于處理數(shù)據(jù)的控制器、一個(gè)人機(jī)界面(HMI)以及一個(gè)開發(fā)后仿真分析平臺(tái)。National Instruments公司通過其創(chuàng)新的低成本
模塊化硬件和軟件平臺(tái)幫助工程師和科學(xué)家設(shè)計(jì)并建立自己的HIL系統(tǒng)。
NI的R
系列可重新配置型輸入/輸出硬件和LabVIEW FPGA 軟件模塊為HIL提供了更高性能的平臺(tái)。
本文件簡(jiǎn)要介紹了經(jīng)過改進(jìn)的NI平臺(tái)如何幫助您快速設(shè)計(jì)和配置您自己的HIL系統(tǒng)。
目錄：
·簡(jiǎn)介
·HIL 概述
·用NI產(chǎn)品建立你自己的HIL系統(tǒng)
·NI幫助Woodward Governor公司成功實(shí)施HIL
·結(jié)論
簡(jiǎn)介
嵌入式控制系統(tǒng)在控制典型機(jī)械系統(tǒng)中的不同組件時(shí)發(fā)揮了重要的作用。以小型無人駕駛飛機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航裝置的設(shè)計(jì)為例。設(shè)計(jì)中的一個(gè)微小錯(cuò)誤可能導(dǎo)致價(jià)值2億美元的飛機(jī)在傳統(tǒng)測(cè)試中墜毀。在實(shí)際測(cè)試之前進(jìn)行系統(tǒng)的軟件模擬通常都沒有多大意義,因?yàn)樗荒芘c實(shí)際上的模擬和數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)運(yùn)行。這一難題使得HIL仿真成為了在最終運(yùn)用之前對(duì)嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)方法。
HIL仿真可以對(duì)虛擬運(yùn)行環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行非常逼真的模擬。一個(gè)典型的HIL系統(tǒng)包括用于從控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的傳感器、用于發(fā)送數(shù)據(jù)的傳動(dòng)器、一個(gè)用于處理數(shù)據(jù)的控制器、一個(gè)人機(jī)界面(HMI)以及一個(gè)開發(fā)后仿真分析平臺(tái)。National Instruments公司通過其創(chuàng)新的低成本模塊化硬件和軟件平臺(tái)幫助工程師和科學(xué)家設(shè)計(jì)并建立自己的HIL系統(tǒng)。 NI的R系列可重新配置型輸入/輸出硬件和LabVIEW FPGA軟件模塊為HIL提供了更高性能的平臺(tái)。
HIL 概述
設(shè)計(jì)周期中的HIL
傳統(tǒng)測(cè)試方法,即靜態(tài)測(cè)試,通過提供已知輸入和測(cè)量輸出對(duì)特定組件的功能進(jìn)行測(cè)試。目前公司都面臨著將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)和縮短設(shè)計(jì)周期的壓力,這引發(fā)了市場(chǎng)對(duì)于動(dòng)態(tài)測(cè)試（動(dòng)態(tài)測(cè)試在組件以實(shí)際或模擬形式參與整個(gè)系統(tǒng)共同運(yùn)行的情況下對(duì)其進(jìn)行測(cè)試）的需求。出于成本和安全考慮,相對(duì)于在實(shí)際系統(tǒng)中測(cè)試每一個(gè)組件, 用實(shí)時(shí)硬件對(duì)系統(tǒng)
其它部分進(jìn)行模擬是較好的方法。與靜態(tài)測(cè)試相比,動(dòng)態(tài)測(cè)試的測(cè)試條件更為廣泛。采用此方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試被稱作硬件在環(huán)(HIL)模擬。
HIL是設(shè)計(jì)周期不可分割的一部分。下面的圖1顯示了汽車、航空和國(guó)防工業(yè)常用的嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期。
圖1. 控制設(shè)計(jì)周期
圖中文字：
system definition－系統(tǒng)定義,control design－控制設(shè)計(jì),system testing－系統(tǒng)測(cè)試,
rapid prototyping－快速建模, hardware-in-the-loop testing－硬件在環(huán)測(cè)試,
targeting－確定目標(biāo)
控制設(shè)計(jì)周期包括幾個(gè)不同的設(shè)計(jì)和測(cè)試階段。系統(tǒng)定義 階段記錄下系統(tǒng)的需求和要求。快速建模 階段開發(fā)用于測(cè)試實(shí)際系統(tǒng)中的基本概念和理念的原型控制器。實(shí)際系統(tǒng)可以通過軟件或軟件與硬件的結(jié)合進(jìn)行仿真。HIL測(cè)試的理念與快速建模類似,即在組件與實(shí)際系統(tǒng)其它部分相連時(shí)對(duì)其進(jìn)行模擬。National Instruments公司的 LabVIEW和
PXI在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于快速建模的應(yīng)用系統(tǒng)。
