NI VeriStand 使用手册(概述 建模 创建MiL环境)

NI VeriStand 使用手册（概述|建模|创建MiL环境）目录1. 概述32. 创建软件模型42.1. 创建被控对象模型42.2. 创建控制器模型93. 创建MIL测试环境114. 创建测试激励信号204.1. 使用STIMULUS PROFILE EDITOR 204.2. 使用TMDS FILE VIEWER 265. VERISTAND高级功能285.1. 使用USER CHANNELS、PROCEDURES、ALARMS 285.2. 使用CALCULATED CHANNELS 336. 创建HIL测试系统396.1. 添加实时目标机396.2. 添加NI DAQ设备416.3. 添加NI R系列设备436.4. 添加NI故障注入模块446.5. 添加NI COMPACT RIO 硬件476.6. 添加NI XNET硬件486.7. 添加TDK-LAMBDA可编程电源536.8. 更改软硬件端口映射576.9. 更改模型运行设置581. 概述VeriStand是美国National Instruments公司专门针对HiL仿真测试系统而开发出的软件环境。

VeriStand 是一种基于配置的软件环境，它简单易用，无需编程就完成实时测试系统的创建，实现HiL测试中所需的各种功能。

NI VeriStand能够配置模拟、数字和基于FPGA的硬件I/O接口；能够配置激励生成、记录数据、计算通道和事件警报；能够从NI LabVIEW和MathWorks Simulink®等建模环境中导入控制算法和仿真模型；能够利用操作界面实时在线监控运行任务并与之交互。

本文介绍了NI Veristand 各项主要功能的使用方法，并按照通用的开发测试顺序编写，主要内容包括：@创建软件模型；@创建MiL测试系统；@实现自动化测试、记录数据；@创建HiL测试系统。

2. 创建软件模型NI VeriStand可以利用*.dll文件导入由Matlab/Simulink/Stateflow创建的算法或仿真模型，下图所示为Simulink模型导入NI VeriStand的过程：注意：NI VeriStand 支持的编译器包括Microsoft Visual C++ 6.0, .NET 2003, 2005 (Professional or Express), or 2008 (Professional or Express).在本章中具体介绍了上述过程的操作步骤，将一个在Matlab/Simulink环境下创建的*.mdl文件转换为NI VeriStand所支持的*.dll文件。

下面用到的仿真模型来自Matlab / Simulink的Demos：•发动机Engine模型：Modeling Engine Timing Using Triggered Subsystems•控制器ECU模型：Engine Timing Model with Closed Loop Control2.1. 创建被控对象模型下面过程将演示如何将Simulink中的发动机Engine模型，转换为VeriStand可用的被控对象模型。

1. 打开Simulink模型：Modeling Engine Timing Using Triggered Subsystem另存到新建工作目录中，例如D:\NIVS_HandsOn，为避免和原有模型冲突，重命名为Engine.mdl该发动机模型要求的输入信号为•Throttle Angle 节气门开度•Drag Torque 拖拽扭矩（负载扭矩）输出信号为•Engine Speed 发动机转速关于该模型的具体信息，请参考Simulink帮助文档。

运行后结果如下所示，上图为发动机模型所需输入信号，黄色曲线为负载扭矩，紫色曲线为节气门开度；下图中为发动机模型计算的输出信号，黄色曲线为发动机转速。

1) 0~5s，节气门开度不变，负载扭矩在2s时，由25 Nm 下降到20 Nm，发动机转速因负载扭矩变小而提高；2) 5s时，节气门开度增加，负载不变时，发动机转速快速升高；3) 8s时，负载扭矩再次增加，节气门开度不变，转速下降。

2. 正确安装VeriStand后，在Simulink Library Browser 中会自动添加NI VeriStand Blocks，如下图所示：3. 修改模型1) 将模型中需要做映射的端口，用相应的NIVeriStand In 和NIVeriStand Out 替代；2) 在Simulink模型最上层中添加Block NIVeriStandSignalProbe，添加后下层所有模块的参数也都可以通过VeriStand观测或者修改；3) 取消原Simulink模型中Signal Properties下有关data logging的选项。

4) 完成修改后的发动机模型如下所示：4. 设置编译环境并编译1) 打开Simulink模型的Configuration Parameters (快捷键：Ctrl+E),2) 在Real-Time Workshop中，指定System target file为NIVeriStand.tlc，点击OK确认。

注意：如果实时目标机为cRIO系列，此处要选择NIVeriStand_VxWorks.tlc3) 回到Solver页面，选择定步长求解器：fixed step-size ordinary differential equation (ODE) solver 注意：NI VeriStand只支持使用定步长的常微分方程求解器4) 指定步长：Fixed-step size (fundamental sample time)为0.001，也就是1kHz注意：步长越小仿真模型计算越准确，但相应的会消耗更多技术资源。

修改完步长后，要再次运行仿真模型，观察结果，既要避免因步长选择过大，出现如无法收敛，计算精度无法满足要求，又要避免过小的步长造成cpu运算负担过大，影响实时性。

5) 点击Incremental Build图标或者Ctrl + B，开始编译6) 编译成功后，Matlab的Command Windows中出现下列提示，### Successful completion of Real-Time Workshop build procedure for model: ModelName，并生成与Engine.mdl同名的Engine.dll文件，保存在新生成的Engine_niVeriStand_rtw文件夹内。

2.2. 创建控制器模型在Simulink提供的Demo Engine Timing Model with Closed Loop Control中包含了控制器ECU的算法。

我们需要把其中的控制器(Controller)算法从闭环模型中分割出来，建立单独的ECU模型，并编译为对应的*.dll文件。

Controller采用PI控制算法，可根据目标发动机转速，结合发动机模型中的负载扭矩，计算出节气门开度，最终使发动机实际转速与目标转速一致。

下图中黄色曲线为发动机负载曲线，紫色曲线为控制器输出的节气门开度1) 2s时，由25 Nm变为20 Nm2) 8s时，由20 Nm变为25 Nm1. 分割、修改ECU模型1) 打开所需的Demo：Engine Timing Model with Closed Loop Control2) 提取模型中的Controller子模块3) 添加NIVeriStand In、NIVeriStand Out和NIVeriStandSignalProbe，另存为Ecu.mdl。

2. 设置编译环境并编译，最终生成所需的Ecu.dll文件。

具体配置过程请参考发动机模型转换部分。

3. 创建MiL测试准备好了Engine和Ecu的软件模型，在本章中，将其导入到NI VeriStand 中，创建一个MiL (Model-in-the-Loop) 测试环境，并介绍如何在Work Space中添加控件，控制和观察Engine、Ecu的行为。

1. 运行NI VeriStandStart » Program Files » National Instruments » NI VeriStand» NI VeriStand.2. 新建一个项目(Create a new project).1) 选择File » New Project.2) 在Project Name中输入项目名称：ecu hil hands on.3) 指定项目根目录Project Root Folder 到<Public Documents>\National Instruments\NI VeriStand\Projects4) 勾选Create folder for project.5) 点击OK确认.3. 点击Configure Project, 打开项目浏览器Project Explorer.项目浏览器(Project Explorer) 用于配置测试所需的全部设置。

通过Project Explorer可以部署(Deploy)和运行(Run)系统定义文件。

项目浏览器包括所有运行和自动化测试所需关键的参数，同时也可以添加定制文件。

4. 展开System Definition File 节点.5. 鼠标右键单击<ProjectName>.nivssdf 文件，选择Launch System Explorer.系统浏览器(System Explorer) 用于创建NI Veristand系统定义文件。

系统定义文件是一个配置NI Veristand引擎特性的文件。

通过添加，删除和修改位于系统浏览器左部的各项配置可以定义各种属性，包括NI VeriStand引擎的执行方式、硬件端口、计算通道、对仿真模型的控制、报警，执行顺序以及管理通道之间的映射关系。

完成系统定义文件的设置后，它将被部署到NI VeriStand 引擎并开始运行。

6. 添加发动机Engine模型1) 展开Targets » Controller，点击Simulation Models；2) 添加模型Add Simulation Model.3) 将目录转换到Engine.dll所在目录4) 选择Engine.dll，单击OK.确认；发动机模型有2个输入(节气门开度和负载扭矩) 和1个输出（发动机输出）。

7. 添加控制器ECU模型1) 点击Simulation Models，添加仿真模型Add Simulation Model；2) 选择Ecu.dll，单击OK 确认。