理解什么是硬件在環(huán)

在做理論研究的過程中尸折,不可能通過實物來做實驗芽丹,但是我們通過硬件在環(huán)對混合動力汽車能量管理進行研究蕊温,可以大大減少時間和成本瞧壮。

簡單的講:硬件在環(huán)測試(Hardware-in-the-Loop)可以比喻成F1用的模擬器尾菇,就是實體控制器+虛擬控制對象的半實物仿真境析。

清楚一點:引用知乎大佬的回答。

作者:一個kebab

鏈接:https://www.zhihu.com/question/32069347/answer/139874774

來源:知乎

首先派诬,無論是汽車行業(yè)還是航空航天或者其他需要電控系統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域劳淆,我們會先設(shè)計軟件,之后生成控制器可以使用的代碼默赂,刷寫進控制器也就是ECU(Electronic Control Unit不是Engine Control Unit)沛鸵。

那么在做實時測試的時候,你有幾種選擇缆八,要么就是上臺架測試或者直接上車上飛機測試曲掰,也就是實打?qū)嵧嬲娴挠布?/p>

小一些的硬件還好說疾捍,大到汽車發(fā)動機,變速箱蜈缤,飛機發(fā)動機拾氓,首先直接測試成本太高:整車臺架動輒上千萬RMB搭建成本,航空航天軟件你也不能開發(fā)初期隨意找來幾架飛機測試吧底哥。

另外實際硬件測試有很多限制咙鞍,打個比方,你要測試混動汽車電池過熱的糾錯情況趾徽,總不能故意拿來電池玩過熱玩爆炸吧续滋。

這個時候你就需要使用HiL臺架(Hardware in the Loop)。

什么是HiL臺架孵奶?我畫了一張簡圖:

左邊的控制器是“瞎的”疲酌,他不管你右邊虛線框里放的是真的汽車,飛機了袁,還是一頭大象朗恳,只要他能正常接收傳感器和其他需要的信息(通過CAN信號和電信號),然后他發(fā)送正常的指令即可载绿。

那么HiL臺架正是利用了控制器的這個特點粥诫,通過中間的硬件接口接收控制器的控制指令(比如開關(guān)開閉的數(shù)字信號,或者是閥體的電流控制模擬信號)崭庸,然后發(fā)送控制器需要的傳感器和其他信號(比如壓力怀浆,扭矩,溫度信號)給控制器怕享。

那么問題來了执赡,這個硬件接口接收來的控制器控制信號用來控制誰呢?總不能真的去控制大象吧函筋?然后這個接口要發(fā)送的傳感器信號又來自哪里呢沙合?

這就要說到HiL臺架的核心了,也就是最右邊的控制對象和運行環(huán)境跌帐。你不是不能測試軟件就放飛飛機么灌诅?那我總能模擬這個假的放飛環(huán)境吧?你不是不能讓電池過熱么含末?那我總能用數(shù)學模型模擬電池過熱吧猜拾?那些你不能做的,難以做到的佣盒,都可以用數(shù)字模型來模擬挎袜,這是HiL臺架中“假的硬件”。

那發(fā)動機測試我噴油嘴還是比較容易連上去的吧,變速箱測試液壓控制的閥體也還比較容易得到吧盯仪,那么這些系統(tǒng)我就可以把真的硬件連上去紊搪,作為負載,這是HiL臺架中“真的硬件”全景。

假假真真耀石,真真假假,只要你能權(quán)衡利弊爸黄,組合出來一個完整的控制對象和控制對象所處的運行環(huán)境滞伟,其他都是套路。

其實HiL(Hardware in the Loop)沒有一個固定的定義和模式炕贵。有很多HiL臺架是不連接任何真的負載梆奈,全部硬件和硬件運行環(huán)境都是模擬的,就是下面這種情況:

這時候的HiL從結(jié)構(gòu)上看更像是一個PiL称开,當然評論里也有人說到ECU是 Hardware in the Loop 的Hardware所在亩钟,這個概念我也理解,但是我個人更愿意稱類似的臺架為 PiL (Processor in the Loop) 或者 Mini-HiL鳖轰,這個主要是從實際軟件量產(chǎn)項目的角度來說清酥,PiL和HiL大多是直接連接完整量產(chǎn)ECU,在測試ASW核心功能上面并沒有區(qū)別蕴侣。

從成本和核心ASW功能測試效果來說总处,如果你不需要連接真實的控制對象硬件負載,那么用1/10完整HiL的成本都能搭一個PiL或者mini-HiL出來睛蛛。有的時候硬件IO需要做額外的集成降低硬件成本,但是并不影響核心ASW功能測試胧谈。

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