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在環仿真模擬介紹

在研發和工程領域中,為了確保系統的性能與安全性,需要對系統進行全面的測試和驗證。然而,直接在實際硬件上進行測試可能會面臨高成本、耗時、風險高等問題。因此,在環模擬(Loop Simulation)技術成為解決這些問題的有效途徑。


在環模擬是通過將系統模型、軟體、處理器或硬體嵌入到一個閉環環境中,模擬系統在實際運行中的行為,從而進行測試和驗證的方法。在環模擬依照測試方法不同,分為多種類型,如MIL、SIL、PIL、HIL等。


  • Model in the Loop(MIL)

MIL是指在測試和驗證過程中,系統「模型」被嵌入到一個閉環環境中。這種方法主要用於早期階段的系統開發和測試,不須任何硬體設備,僅需要調整模型參數,就可以有效地測試系統的基本功能和性能。

MIL的優勢在於可以在較早的階段發現和解決問題,減少後期修正的成本和風險。




  • Software in the Loop(SIL)

SIL是將MIL中所建立的模型自動編譯或手動編譯成程式碼,並將程式碼放入模組中,透過一樣的模擬環境,測試MIL與SIL結果是否一樣。這種方法主要用於軟體開發的測試和驗證,可以模擬系統在不同運行條件下的行為。

SIL的優勢在於可以在較早的階段進行軟體驗證,提高系統的可靠性和穩定性。




  • Processor in the Loop(PIL

PIL模擬是將SIL生成的程式碼編譯到實際的控制器上運行,此時控制單元從PC的模擬環境轉移到真實的控制器,並與模擬環境中的受控單元進行閉迴路模擬。PIL與SIL非常相似,受控單元同樣是在PC中的模擬環境,差異在於控制單元運行的環境是模擬環境還是真實控制器。PIL的主要目的是驗證MIL與SIL運行結果的一致性。

PIL的優勢在於可以在實際硬體之前進行處理器的驗證,提高系統的穩定性和效率。




  • Hardware in the Loop(HIL

HIL是指在測試和驗證過程中,系統的硬體被嵌入到一個閉環環境中,讓控制器與受控單元連接成一迴路,進行模擬系統,此時執行的過程中已經完全脫離了PC端的模擬環境。


這種模擬測試是嵌入式系統開發中的一種技術,其核心是將高度逼真的軟體和複雜的數學模型應用於模擬受控系統硬體,構建一個具有可控複雜度的系統。這個系統可將控制單元與模擬受控端相連接,形成一個模擬驗證平台,用來驗證系統開發的功能、軟硬體的正確性和穩定性。


虛擬受控端主要由三個部分組成:即時處理器、操作介面和實時模擬平台。即時處理器是HIL測試系統的核心,負責大部分的數學運算,模擬系統在不同條件下的工作狀態,例如硬體的I/O介面、資料結構和模型模擬。I/O介面主要與受測單元進行互動,接收受測單元的控制訊號或虛擬受控端的回授訊號,例如電流回授訊號、電機位置訊號。操作介面可以與即時處理器進行通訊,提供操作者輸入模擬環境的參數,並提供可視化界面進行監控。



而MR2即為專為馬達驅動器開發所設計的HIL,讓使用者接上控制器後,透過實時收發訊號,加上精準快速的模型計算,來有效測試開發中的控制器演算法。


凱登智動於未來不斷推出MR2相關應用與特點文章,敬請期待

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