基于模型的設(shè)計(jì)與測(cè)試：MathWorks 和NI工作流程
MathWorks和NI正在合作開(kāi)發(fā)基于模型的工作流程，力求減少設(shè)計(jì)與測(cè)試之 間的銜接障礙，并促進(jìn)高效轉(zhuǎn)換。我們將MathWorks的設(shè)計(jì)和建模工具 (如 Simulink®、Simscape?、Powertrain Blockset?和Vehicle Dynamics Blockset?) 與NI基于I/O的仿真軟硬件(如LabVIEW、LabVIEW FPGA、VeriStand、CompactRIO 和PXI)集成在一起。設(shè)計(jì)與測(cè)試工作流程相集成，可幫助團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中更 早進(jìn)行測(cè)試并提高產(chǎn)品迭代速度和頻率，從而最終可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低計(jì)劃總 支出。
傳統(tǒng)的線(xiàn)性開(kāi)發(fā)流程是不連續(xù)的，流程的各步驟與設(shè)計(jì)過(guò)程之間相互獨(dú)立。有些問(wèn) 題可能到了集成和測(cè)試階段第一次進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。這會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不 及時(shí)，致使解決問(wèn)題的成本非常高。
而借助基于模型的設(shè)計(jì)，可對(duì)系統(tǒng)組件進(jìn)行建模來(lái)仿真系統(tǒng)的各個(gè)部分，從而能夠利 用集成的系統(tǒng)模型來(lái)探索設(shè)計(jì)的漏洞。而且，您可以在設(shè)計(jì)流程中更早地評(píng)估集成 系統(tǒng)，從而降低發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的成本，加快設(shè)計(jì)迭代速度。仿真提供了一種方法來(lái)幫助工 程師在設(shè)計(jì)流程的每個(gè)步驟中將測(cè)試和驗(yàn)證結(jié)合起來(lái)。
采用基于模型的設(shè)計(jì)方法，測(cè)試 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成
電動(dòng)汽車(chē)(EV)動(dòng)力總成設(shè)計(jì)是需要基于模型設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng) 域之一。動(dòng)力總成的電氣化為設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車(chē)提供了多 種可能?；谀Ｐ偷脑O(shè)計(jì)對(duì)于評(píng)估所有可能的設(shè)計(jì)方案必 不可少。通過(guò)仿真組件，您可以利用虛擬設(shè)計(jì)研究來(lái)比較汽 車(chē)架構(gòu)，而無(wú)需花費(fèi)大量時(shí)間和資金為每種可能的設(shè)計(jì)建 造原型。
“MathWorks和NI優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以 幫助您處理需要非常快速地運(yùn)行復(fù) 雜模型，從而精確模擬行為的應(yīng)用情 況，例如電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成的設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)階段利用模型，可以將基于模 型的設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到測(cè)試工作流 程中?！?Paul Barnard MathWorks設(shè)計(jì)自動(dòng)化市場(chǎng)總監(jiān)
利用Powertrain Blockset進(jìn)行設(shè)計(jì)研究
MathWorks開(kāi)發(fā)了Powertrain Blockset作為Simulink的 擴(kuò)展軟件，用于降低動(dòng)力總成和汽車(chē)系統(tǒng)建模的準(zhǔn)入門(mén)檻。 對(duì)于剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)系統(tǒng)模型的公司，Powertrain Blockset提 供了開(kāi)放且有詳細(xì)文檔說(shuō)明的框架，其中包括與硬件在環(huán) 測(cè)試系統(tǒng)一起使用的被控對(duì)象和控制器模型。Powertrain Blockset還提供有程序塊庫(kù)和預(yù)構(gòu)建的參考應(yīng)用程序，可 用于擴(kuò)展現(xiàn)有系統(tǒng)模型。
請(qǐng)遵循以下一般設(shè)計(jì)流程：
01 選擇一個(gè)參考應(yīng)用程序作為起點(diǎn)
02 對(duì)組件進(jìn)行參數(shù)化、定制現(xiàn)有子系統(tǒng)或者添加自己的子系 統(tǒng)，從而自定義被控對(duì)象模型
03 如有需要，可自定義待測(cè)控制器的模型
04 集成要測(cè)試的控制器
05 使用模型在環(huán)、軟件在環(huán)和硬件在環(huán)測(cè)試方法執(zhí)行閉環(huán)系 統(tǒng)測(cè)試
向測(cè)試過(guò)渡：實(shí)時(shí)閉環(huán)
在執(zhí)行最后一步的閉環(huán)系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，可利用MathWorks和NI工具之間的 集成工作流。完成控制器和被控對(duì)象模型測(cè)試前準(zhǔn)備工作后，需要將其集 成到可以實(shí)時(shí)閉合環(huán)路的系統(tǒng)中，以便提供準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。當(dāng)測(cè)試模型 具有高速動(dòng)態(tài)行為(例如牽引逆變器和電機(jī)的高速動(dòng)態(tài)行為)時(shí)尤其需要此 操作。
在NI系統(tǒng)上部署和運(yùn)行MathWorks模型有幾種不同方式：桌面仿真；以中 低速在開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)控制器上運(yùn)行，或以硬確定性在FPGA上以極高 速度運(yùn)行。
是否運(yùn)行模型，取決于模型的復(fù)雜度和所需的仿真保真度。汽車(chē)動(dòng)力學(xué)和 控制器模型通?？梢栽趯?shí)時(shí)控制器上運(yùn)行，而電機(jī)和電力電子模型通常必 須在FPGA上運(yùn)行才能獲得足夠高的仿真保真度，從而以足夠的準(zhǔn)確度來(lái) 分析性能。
還可以將實(shí)時(shí)控制器上運(yùn)行的模型與FPGA上運(yùn)行的模型連接起來(lái)，并將 它們與I/O同步，以執(zhí)行硬件在環(huán)測(cè)試。這時(shí)就可以集成運(yùn)行嵌入式軟件的 真實(shí)控制器，然后在I/O線(xiàn)路和通信總線(xiàn)上插入故障，從而運(yùn)行控制器進(jìn)行 測(cè)試。
借助MathWorks和NI聯(lián)合開(kāi)發(fā)的工具鏈，實(shí)現(xiàn)基于模型的工作流程，從而 改進(jìn)和加快EV動(dòng)力總成等復(fù)雜應(yīng)用的測(cè)試。
作者
NATE HOLMES
NI動(dòng)力總成測(cè)試主管
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測(cè)試未來(lái)的汽車(chē)ECU
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