作者：Bill Schweber
現(xiàn)在的系統(tǒng)已經(jīng)變得相當復雜，以至于在很多情況下驗證硬件、軟件功能以及正確性的唯一方法是在循環(huán)（HITL,或者有時候也說成HIL）中使用硬件。那么HITL是什么？答案很簡單：視情況而定。大部分討論都把HITL描述為一個由軟件驅(qū)動的系統(tǒng)，這個系統(tǒng)具有模擬和數(shù)字I/O口，跨越基本開關(guān)閉合包到RF，試圖復制你的設計必須工作的系統(tǒng)。 軟件建模方法 但是將ECU和真正的引擎連接起來并不是必須的。通過使用HITL方法，ECU在評估中被連接到一個包含相關(guān)引擎連接器的電子機架上，所以這個引擎本身就可以由機架上的軟件表示，也就是說這個軟件模擬了一個真實的引擎，如圖1所示。顯然，在變化、測試場景、噪聲、誘導傳感器、接口、引擎的彎頭結(jié)構(gòu)以及故障等方面，使用HITL方法要比使用真正的引擎更簡單。HITL也很適合測試電機的控制器以及任何與機械性能電子控制相關(guān)的東西。
圖1：在經(jīng)典的HITL設置中，通過利用真實的I/O口，使得待管理的系統(tǒng)被硬件和軟件取代，這些I/O可以模擬和仿真實際的系統(tǒng)，比如一輛汽車(顯示)、火箭、馬達或其他復雜的產(chǎn)品。(來源:國家儀器) 但是，HITL的節(jié)奏并不是很快或者很容易。主要項目是開發(fā)電子機架和取代真正引擎的軟件。通過方程和功能塊，它必須能夠如實地模擬真實引擎的性能以及細微差別，從基本功能開始，然后添加關(guān)鍵層，子層，以及子層的子層。實際上一個模型開發(fā)團隊可能比產(chǎn)品開發(fā)團隊更大。 還有一個測試問題:如何驗證一個模型? 在實際引擎的HITL模型中，任何簡化、忽略、錯誤假設等因素都意味著ECU的測試不會像使用真正的引擎時那樣有效，當然，這只是一個簡單的觀點。(這里可以用一句著名的短語--“垃圾進來，垃圾出去”來類比我所表達的意思。) 然而，實際情況是，任何一個真正的引擎都不能代表所有的引擎，所以即使使用了真正的引擎，測試也只對特定的引擎類型有效。HITL的方法更好，因為它更容易修改以模擬不同的引擎。 比例模型方法 針對HITL還有另一種非常不同的方法，這種方法涉及到真正的硬件，而不僅僅是基于軟件的表示。然而，這種方法使用的不是全尺寸硬件，而是一個縮小版，其較大的對象和系統(tǒng)也被更小的對象和系統(tǒng)所取代。經(jīng)典的風洞模型是這種方法最著名的例子，但它也被用于諸如汽車以及他們的發(fā)動機等功能；Keysight技術(shù)的應用注釋5991–2873EN是第二種方法的一個很好的例子。 這種方法的優(yōu)點是，您不必創(chuàng)建一個真實詳細的引擎或者飛機模型。但它也引發(fā)了一些難題: 如何縮小發(fā)動機、引擎或飛機的控制分析，以匹配物理小模型的特征? 畢竟,很多事情都是不同的：時間常數(shù)，熱性能，動量，慣性，瞬態(tài)響應…(這是一個很長的列表) 這種方法增加的挑戰(zhàn)是，有些因素是線性的，有些是指數(shù)級的，有些是不連續(xù)性的，而有些關(guān)系很復雜。 選擇一個HITL的方法 哪個HITL的場景更有用？同樣，這取決于特定應用，有效時間，成本以及對系統(tǒng)本身的理解程度。我所知道的，除了一些較為簡單、定義良好并嚴格約束的系統(tǒng)外，借助于詳細的、基于軟件的模型，使用HITL來模擬實際系統(tǒng)似乎是首選的方法。 原因有很多：這種方法能夠表示相似硬件不同變體的靈活性，例如引擎；結(jié)果的可信度更高；操作的成本更低和并且更方便(與使用真實的馬達、汽車發(fā)動機、火箭以及電子設備相比較)；建立模擬故障場景的更簡單;并且可以輕松地設置多個系統(tǒng)，這樣就可以并行地進行測試，從而節(jié)省了時間，團隊之間也可以相互學習。 總的來說，不管你采用哪種方式，不僅僅是汽車和火箭設計需要HITL，與運動或者動力相關(guān)的設計都需要HITL。如果你正在測試一種光電、風能或電池控制器，使用HITL方法要比利用實際的太陽能電池板、風力渦輪機或電池堆更容易。更好的是，對于這種類型的產(chǎn)品，您可以從各種T&M系統(tǒng)供應商那里購買現(xiàn)成的、完全可編程的仿真器，例如Keysight技術(shù)，從而將一個大問題轉(zhuǎn)化為一個小的問題(圖2)。這就是產(chǎn)品開發(fā)工程師們喜歡聽到的！
圖2：標準的測試和評估產(chǎn)品適用于許多通用的應用程序，例如千瓦/水池 單元。它可以被用來測試可充電電池、超級電容器、電動發(fā)電機、雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)、再生制動系統(tǒng)和光伏陣列等系統(tǒng)。(來源:Keysight技術(shù)) 原文鏈接：https://www.mouser.cn/blog/which ... nario-works-for-you
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