硬件在环测试

dSPACE 应用
dSPACE 产品
dSPACE 产品
dSPACE 软件

RTI（离线工具与实时工具的接口） ControlDesk（测试和实验软件工具）

dSPACE 硬件 单板系统
组件系统
处理器板 I/O 接口板
dSPACE 应用
dSPACE 软件产品--RTI
RTI的优点 • 完美的集成于Simulink • 整体开发环境的核心 • 自动实现代码的生成和下载 • 无须手工编写代码 • 支持多处理器系统
dSPACE 应用
RCP
无缝的工具链
dSPACE 的优点: 无缝的工具（即适用RCP又适用HIL）
dSPACE 应用
RCP的硬件
单板系统
组件系统
ECU-原型硬件
dSPACE 应用 dSPACE 应用实例--控制器
dSPACE 用于伺服控制 （RCP）
Matlab/Simulink Real-Time Workshop MLIB MTRACE
• 在Simulink中对模型进行分割 • 指定处理器之间的通讯协议 • 保证数据传输的一致性 • 支持处理器间中断
MATLAB RTW
Simulink
Stateflow
Real-Time Interface
RTSoftware
RTHardware
• 指定硬件及软件中断 • 支持单采样频率和多采样频率 • 支持单任务模式和多任务模式
• 目标: 减少尾气排放 • 利用旁通技术开发新的基于模型的ERG控制算法 • 无需更改ECU代码
dSPACE 应用
dSPACE 应用实例-- 电力机车
Adtranz (ABB Daimler Benz)： HIL 模拟电力机车
• 高性能应用 • 仿真步长 = 30 us 通过RTI-MP 采用 SIMULINK 自动代码生成 • 84 路高速 I/O 信号
生成 I/O代码 激活编译/连接器
-下载应用程序 生成数据表用于监视数据与参数调节
下载应用程序
实时硬件
dSPACE 应用 ControlDesk/实验控制台
硬件管理
•硬件配置
实验管理
•收集实验数据
•下载
虚拟仪器
•可视化的测量变量 •可视化的模型参数 •在线调参 •数据获取
参数编辑 实验控制
•开始, 停止, ...
dSPACE 应用
dSPACE应用与实例
重庆大学机械传动国家重点实验室
dSPACE 应用
第一部分
dSPACE概述
dSPACE 应用
dSPACE 公司
Berlin Paderborn Düsseldorf Frankfurt
Munich+
Schwaitenkirchen
• 总部设在 Paderborn
实时 I/O
I/O
I/O
信号调理
负载仿真
信号采集
故障仿真
电控单元
诊断与 标定.
dSPACE 应用
dSPACE 应用实例-- 汽车
dSPACE, Audi 及 Tesis 联合运用 HIL仿真方法测试 ECU
dSPACE 应用
dSPACE 应用实例-- 汽车
旁通技术实例: Fiat EGR-功能开发
dSPACE 应用
在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的 趋势，控制器的开发面临着多样性需求和快速开发之间的矛 盾；对控制系统鲁棒性和可靠性的要求也日趋增加，并行工 程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了 日程。 dSPACE 为这些问题的解决创造了一个良好的环境，在开 发过程中 dSPACE 为快速控制原型（ RCP ）和硬件在回路仿真 （ HILS ）提供了统一的应用平台。在快速控制原型中 dSPACE 作为控制器与实验对象相连，通过Controldesk观察控制算法 的性能，如果控制算法不理想，可以很快地进行反复修改设 计，反复实验直到找到理想的控制方案。在硬件在回路仿真 中 dSPACE 充当控制对象，模拟控制对象产生的信号，用来检 验开发的控制算法正确性和可靠性。
功能设计
标定
硬件在回路仿真 快速控制原型
目标代码生成
dSPACE 应用
三个重要的概念
软件在回路 • 控制器与控制对象的功能仿真
原型控制器在回路仿真 • 原型控制器 • 控制对象
硬件在回路 •真实的ECU •虚拟仿真控制对象
dSPACE 应用
当今的开发流程- V循环
Calibration MATLAB/Simulink/Stateflow 建模与仿真的平台，首先用于离线仿真 把框图作为可执行的技术规范 功能设计 快速控制原型 Hardware-in-the-Loop
目标代码生成
dSPACE 应用
MATLAB / Simulink
工程计算的标准软件 基于模型的控制器设计 用Simulink对非线性动态系统仿真

dSPACE 应用
Stateflow
• 事件驱动控制逻辑建模 • 用图形化方式创建有限状态机
– – – – 状态及状态转移 事件定义（全局或局部） 动作语言 流程图
P X 2 0 # 1
L i n k D S P T i m e S t a m p
D i g i t a lI n
D S P P o w e r N e t w o r k A L P H A D S P L i n k
T i m e S t a m p
D i g i t a lI n D i g i t a lI / O V o l t a g e s C u r r e n t s C u r r e n t s
dSPACE 应用
dSPACE 软件产品-- RTI
dSPACE 应用
dSPACE 硬件产品 -- 控制器板
•
• • •
开发目标:
通过单一板实施快速控制原型设计 填补 DS1102 和标准组件系统之间的空白 支持高性能处理器பைடு நூலகம்PowerPC PPC604e
DS1103 控制器板
•
内置综合 I/O 功能 – 8 D/A – 20 A/D – 32 数字I/O – RS232/RS422 – 三相及单相PWM – CAN接口
快速控制原型
• TargetLink • 从MATLAB/Simulink/Stateflow生成定点代码 • 可靠性、效率、可读性能与手工代码媲美 • 对于不同的控制器与编译器可选择不同的优化方法 • 自动定标 （scaling） `
目标代码生成
dSPACE 应用
Mathworks 代码生成工具
测试控制系统的硬件接口
传感器和部分执行部件是真实的
dSPACE 应用
dSPACE V-Cycle 开发流程
功能设计
标定
快速控制原型
硬件在回路仿真
目标代码生成
dSPACE 应用
dSPACE开发思路--集成开发环境
从概念设计到测试 分析, 设计
建模, 仿真
自动化测试 I/O 库
Build
监控, 调节 实时测试 实现
• 成立于1988年 • 仅Paderborn就有230多员工 • 超过70% 的员工是技术人员
• 九州恒润是中国大陆的为一代理 • 硬件在回路仿真系统 • 超过 70% 的产品销往德国以外
dSPACE 应用
dSPACE 产品应用领域
dSPACE目前广泛应用于：
• 航空航天：如开发飞行模拟器
• • • • • • 电力电子：如电力输配电系统开发与测试 汽车：如 ABS 控制器的开发与测试 发动机：如发动机控制与发动机仿真 机器人：如机器人控制算法的研究 工业控制：电机控制、加工过程控制等 ……
实时代码生成工具 Real-Time Workshop
TargetLink
原型硬件
产品ECU
dSPACE 应用
当今的开发流程- V循环
功能设计
标定
Rapid Prototyping
硬件在回路仿真
快速控制原型
目标代码生成
dSPACE 应用
开发的任务
实验定义
软件控制
仿真模型
模型开发
传感器 执行器
实时硬件
32 数字I/O
RS232/RS422 三相及单相PWM
dSPACE 应用
dSPACE 硬件产品 -- 标准组件系统
标准组件系统
Processor 板 + I/O 板
DS1005主处理器板 强大的计算能力和I/O管 理能力
A/D转换板 D/A转换板 定时/数字I/O板 增量编码器接口板
Original On-Board Control Rack
currents
Simulator
mechanical Inverter
Controller
pulses
Rectifier
Power Line
dSPACE 应用
dSPACE 应用实例-- 电力机车
Adtranz (ABB Daimler Benz)： HIL 模拟电力机车
dSPACE 应用
离线到实时
打开离线模型 去掉仿真的对象 打开dSPACE的I/O库
拖放适当的I/O块到模型中
与模型相连 生成代码 自动下载到dSPACE实时的硬件
开始交互式试验
dSPACE 应用 Real-Time Interface/实时接口
Real-Time Interface/实时接口
自动生成实时接口程序: - 代码生成 -加入实时操作系统
开关 (操作, 停止) 增量编码器信号
Real-Time Interface Compiler ControlDesk
传感器信号 马达信号
HOST PC
六自由度机器人定位控制 对系统进行高精度控制，即使在低速情况下也同样有效 (绝对和相对位置)
dSPACE 应用
当今的开发流程- V循环
功能设计
标定
• Real-Time Workshop
• Stateflow Coder • Fixed-Point Blockset
• Real-Time Workshop Embedded Coder
• Embedded Target for MPC555
dSPACE 应用
无缝连接
MATLAB / Simulink / Stateflow
• 具有良好的分层设计结构
• 使用统一的数据结构维护 • 与Matlab/Simulink无缝结合 • 支持代码生成（Stateflow Coder）
dSPACE 应用 例：发动机控制 – 在 Simulink中进行功能设计
• 标准的设计描述文件 • 仿真的基础 • 快速控制原型的基础 • 产品代码生成的基础 • 硬件在回路仿真的基础 • 控制单元开发人员的“可执行技术规范”
从离线到实时
打开离线模型 去掉仿真的对象
dSPACE 应用
从离线到实时
打开离线模型 去掉仿真的对象 打开dSPACE的I/O库 拖放适当的I/O块到模型中
与模型相连
dSPACE 应用
从离线到实时
打开离线模型 去掉仿真的对象 打开dSPACE的I/O库 拖放适当的I/O块到模型中 与模型相连
生成代码 自动下载到dSPACE实时 的硬件
dSPACE 应用 当今的开发流程- V循环
功能设计 标定
dSPACE 原型 实验室与车载测试的可靠方案 Hardware-in-the-Loop 通过自动代码生成工具可以在几分钟内把 框图变成实时的实验 多种规格的硬件 适用于不同的计算能力与I/O要求 快速控制原型 目标代码生成
dSPACE 应用
dSPACE 应用
dSPACE 硬件产品 -- 控制器板
开发目标: • 通过单一板实施快速控制原型设计 • • • • 采用PCI总线结构 支持高性能处理器 PowerPC PPC603e 32MByte SRAM 内置综合 I/O 功能 8 D/A; 8 A/D 2 增量编码器接口
DS1104 控制器板
MicroAutoBox
• 用于对汽车进行快速测试
• 价廉质优
dSPACE 应用
第二部分
利用dSPACE 进行汽车控制器开发过程
dSPACE 应用
系统开发流程
需求 功能设计 系统分解
系统确认
功能测试 部件集成
设 计
系统 部件
集 成
部件设计 HW / SW
开发
dSPACE 应用
dSPACE控制器V模式开发流程
PHS
RS232/422/485 串行接口板
MIL-1553接口板
DS1005 从处理器板
其它I/O板
dSPACE 应用
dSPACE硬件产品 -- 汽车内置系统
dSPACE专门为汽车用户提供快速开发及测试系统
AutoBox
• 快速开发汽车控制系统
• 在产品型ECU制成前进行汽车内置试验 • 充足的可扩展I/O
dSPACE 应用
dSPACE 集成平台
开发的初期：
继承离线控制系统设计与仿真结果 实时研究控制系统设计
系统的时间特性 实时地确定I/O采样时间 测试软件中断、硬件中断 研究中断优先级的影响 为硬件设计提供参考依据
开发的中后期：
测试控制计算机的功能
控制计算机是真实的