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文档简介

HILS 理解首先要明确几个概念:对于一个控制系统,一定要有的基础元素是控制器和被控对象。举个例子,一个简单的灯泡,控制灯泡亮灭的开关就是控制器,灯泡本身就是控制对象。当然这个控制系统是单向的,这样的控制系统就叫“开环的”,现在的先进控制系统多是“闭环的”:被控对象通过传感器把自己的状态传给控制器,控制器根据这些状态信息,通过执行器控制被控对象改变状态,循环往复。HIL就是解决闭环系统的控制器测试问题的。1、HIL的作用HIL的作用是用数学模型来模拟被控对象,跟控制器链接成闭环,“欺骗”控制器,让控制器以为它控制的是一个真实的被控对象,从而达到测试控制器的目的。有点拗口,举个例子:假想“你的头和你的手”构成一个控制系统,大脑就是控制器,手就是被控对象,眼睛就是传感器。大脑控制手向左移动一米,眼睛要时刻盯着手,看到底有没有移动一米。这时为了测试大脑这个控制器的功能是否正常,HIL就可以发挥作用了,HIL就是一个高性能的电脑,它上面运行了复杂的算法(数学模型),现在可以把你的手和眼睛拆掉了,只把大脑连接到HIL上,HIL这台电脑会模仿眼睛输出一堆视频信号传输给大脑,让大脑以为它自己还能看得见;HIL又跟大脑控制手动作的接口连接,让大脑以为自己还有手,这样大脑控制手左移1米,这个控制命令就传输到HIL里,HIL就通过内部算法解析,然后输出一个手在左移的动画给大脑,这样大脑就被欺骗了,以为自己还在控制一个真实的手。这有什么用处?主要可以完成对大脑功能的测试,比如大脑想控制手一万次向左移一米,看其中有多少次能移动到位,用真手测试就把手累抽筋了,用HIL模拟手,只要有电,一直测下去也没问题(自动测试、重复测试);比如要测大脑控制手去拍钉子,用真手就变一次性的了,用HIL假手测就没问题(极限工况测试),等等。以汽车行业为例,测试车上的控制器系统,要是做辆真车来测试,不止成本高,而且测试还需要有场地,有人来开车。如果要看车侧滑时ESP有没有起作用,那就要有车侧滑的场景,这样测试是很危险的,所以用HIL仿真就省事多了。2、为什么叫硬件在环上面说的都是闭环系统,这个环指的就是闭环,硬件指的就是真实的控制器,相应的还有模型在环、软件在环、驾驶员在环等等。3、HIL的实现:HIL实际上就是一个电脑,这电脑为了骗控制器骗得更逼真,需要具有较强的性能,保证“实时性”,比如你踩个油门,这辆电脑模拟的假车得立即就加速,不能反映一会儿才加速。电脑上运行的算法叫模型,一般用Matlab制作,也有用C写的。模型就是一堆数学公式和控制逻辑,比如你控制车加速,需满足的最基本的自然规律就是牛顿第二定律,这就要把牛二公式编成程序放在HIL电脑里,这样才能对控制器控制加速的指令做出符合自然规律的正确反应。4、应用范围HIL是用于测试控制器“功能”的,对于控制器性能,一般需采用专门为测性能的设备来做。由于仿真精度等问题,也不建议用HIL来标定控制器,虽然确实有厂家用HIL做标定。对于应用,理论上任何闭环控制系统,都能用HIL测试,比如汽车、飞机、电力系统、医疗设备等等,现在应用最广的还是汽车行业。HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)半实物仿真当新型控制系统设计结束,并已制成产品型控制器,需要在闭环下对其进行详细测试。但由于种种原因如:极限测试、失效测试,或在真实环境中测试费用较昂贵等nc.qoos.ipi,使测试难以进行,例如:在积雪覆盖的路面上进行汽车防抱死装置( ABS )控制器的小摩擦测试就只能在冬季有雪的天气进行;有时为了缩短开发周期,甚至希望在控制器运行环境不存在的情况下(如:控制对象与控制器并行开发),对其进行测试。 dSPACE 实时仿真系统的 HIL 仿真将助您解决这一问题。, HILs (HILs)HILs (Hardware

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