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硬件在环仿真基础知识

硬件在环 (HIL) 仿真是一种实时仿真。您可以使用 HIL 仿真来测试您的控制器设计。HIL 仿真展示了您的控制器如何实时响应真实的虚拟刺激。您还可以使用 HIL 来确定您的物理系统(被控)模型是否有效。

在 HIL 仿真中,您使用实时计算机作为受控模型的虚拟表示和控制器的真实版本。下图显示了典型的 HIL 仿真设置。台式计算机(开发硬件)包含具备实时能力的控制器和被控对象模型。开发硬件还包含一个接口,它用于控制对被控对象的虚拟输入。控制器硬件包含从控制器模型中生成的控制软件。实时处理器(目标硬件)包含从被控对象模型生成的物理系统的代码。

何时使用硬件在环仿真

在执行基于模型的设计 (MBD) 时,可以使用 HIL 仿真来测试您控制器的设计。下图显示了 HIL 仿真适合 MBD 设计-实现工作流的场景。

验证需要使用实际受控硬件在真实场景或模拟环境(例如压力舱)中测试您的控制器。在 HIL 仿真中,您不需要对您的物理系统(受控对象)使用真实的硬件。您也不必依赖于自然或环境测试设置。通过用模型来代表受控对象,HIL 仿真在节省成本的同时还提高了模型的实用性。

与验证测试相比,HIL 仿真可从多个方面节省成本。HIL 仿真在应对设计变更上所需成本更低。您可以在 MBD 工作流中的验证环节之前执行 HIL 仿真,以便在项目早期确定问题并针对这些问题重新设计。及早发现问题有以下好处:

  • 您的团队批准更改的可能性更高。

  • 实施设计变更的成本更低。

在调度方面,HIL 相比验证成本更低,也更实用,因为您可以将其设置为自行运行。

在测试控制器对异常事件的响应方面,HIL 仿真也比验证更加实用。例如,您可以对地震或暴风雪等极端天气状况建模。您还可以测试您的控制器如何响应深海或深空等无法触及的环境中出现的刺激。

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