|
|
 |
 |
|
    
|
||||||||||||||||||||||||
 |
 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
dSPACE's grundprincip - modellbaserad utveckling
Dagens utveckling av reglersystem präglas av att systemen blir allt mer avancerade och skall levereras på allt kortare tid. Detta ställer stora krav på verktygen som används under utvecklingen. För att utvecklingen skall gå så fort som möjligt bör man kunna koncentrera sig på det som är viktigt vid reglerdesign. Det är bland annat att snabbt kunna utvärdera en idé genom att först göra simuleringar (t.ex. i Matlab/Simulink) för att sedan kunna utvärdera idén mot process och på målsystemet utan att behöva skriva en rad c-kod. Automatisk kodgenerering för prototyputveckling och för produktifiering är här mycket väsentligt, inte bara för att tjäna tid, utan också för att undvika inkonsekvens mellan implementerad C-kod och högnivåmodeller (Simulink).
Genom att använda sig av verktyg från dSPACE kan man nu uppfylla dessa krav. dSPACE-verktyg används med fördel tillsammans med verktygen Matlab och Simulink och ger då en komplett utvecklingsmiljö som integrerar modellering, analys, simulering, realtidstest mot den verkliga hårdvaran/processen och automatisk generering av produktionskod. Vid utveckling i denna miljö blir första steget att beskriva det system som ska utvecklas med hjälp av en grafisk modell i Simulink. Därefter genereras automatiskt kod utifrån Simulink-modellen som överförs till dSPACE-verktygen. Koden exekveras sedan i realtid på en eller flera av dSPACEs kraftfulla processorkort (PowerPC eller x86) beroende på tillämpningens behov av datorkraft, omgivningstemperatur och vibrationer. Under exekveringen kan användaren i dSPACE-miljön enkelt modifiera parametrar och studera valfria signaler samtidigt som data loggas i sann realtid. Genom att utnyttja denna miljö kan kostnadseffektiva utvecklingsprinciper som "Rapid prototyping" och "Hardware-In-the-Loop"-simuleringar tillämpas i utvecklingsprocessen. Detta gör det möjligt att förkorta utvecklingstiderna avsevärt.
Läs mer om dSPACE här. En komplett verktygsmiljö för utvecklare av styr- och reglersystem De ständigt ökande kraven på effektiv och snabb utveckling av elektroniska styrsystem med nya funktioner, framförallt representerat av fordonsindustrin, ställer krav på kompetenta verktyg för systemutveckling. Det krävs verktyg som
Den stora fördelen med den verktygsmiljö som här presenteras är att den
Kontentan av detta är att dagens ingenjörer kan dessa verktyg! En komplett verktygsmiljö Vi kan konstatera att den ideala utvecklingsmiljön för mekatroniska produkter ännu inte sett dagens ljus - och det lär dröja länge ännu. Men den miljö vi kan erbjuda täcker en stor och viktig delmängd - det är en miljö som det går att växa i!
Användning:
Grafisk Modellering av mjukvaruarkitektur samt offline-simulering
Användning: Kravmodellering, preliminär och detaljerad konstruktion. I verktyget Simulink kan allt från tillståndsmaskiner (Stateflow), till tidskontinuerliga och tidsdiskreta system modelleras och simuleras. I Simulink kan man modellera dynamiska processer på ett reglerteknisk lämpligt sätt. Både mekanik, elektronik och regulatorer beskrivs enkelt m.h.a. blockdiagram. Dynamiken i blockdiagramen kan vara dels kontinuerlig, där den numeriska lösningen integreras fram eller tidsdiskret med valfritt antal samplingsperioder (flerfrekvenssystem). Det är även möjligt att kombinera kontinuerliga och tidsdiskreta dynamiska subsystem i samma blockdiagram. Ett subsystem behöver inte vara tidsstyrt, det kan även vara händelsestyrt då Simulink stöder triggade subsystem. Block kan också förses med en enable/disable ingång. Tack vare Stateflow, som är en fullt integrerad toolbox till Simulink är det idag inga problem att modellera komplexa händelsestyrda dynamiska system, detta kan vara användbart för att beskriva t.ex. operationsmoder och diagnostikalgoritmer, dvs. allt det som ofta uttrycks i högnivåspråk. Därtill kan ett block motsvara C-kod, vilket medför att befintlig C-kod kan integreras (kapslas in i ett block) eller att specifik funktionalitet i form av C-kod kan tillföras. Naturligtvis kan dokumentation genereras från Simulinkdiagram. Till dessa modell- och simuleringsfaciliteter kommer alla Matlabs verktygslådor med bl.a. stöd för utveckling av reglersystem, signalbehandling, systemidentifiering och optimering.
Användning: Processidentifiering, snabb utprövning och verifiering av principer och algoritmer innan målsystem finns, optimering, kalibrering, utökning av funktionalitet (s.k. bypassing) ... för utveckling i labbmiljö eller direkt i fordon (med dSPACEs Autobox och Microautobox som robusta enheter för ‘in-vehicle’ tester). dSPACEs blockbibliotek till Simulink tillhandahåller "input" och "output" block, som representerar kod för AD, DA, PWM, digital I/O m.m. Block finns även för direkt koppling till hårdvaru-interrupt för händelsestyrda delsystem (som t.ex. i motorstyrning) och för enkel konfigurering av CAN-gränssnitt. Dessa block infogas enkelt i ett Simulinkdiagram, varefter en knapptryckning startar kodgenerering, kompilering, länkning och nedladdning till dSPACE hårdvara för prototyputveckling. dSPACE-miljöns virtuella instrumentpaneler för visualisering och grafiskt gränssnitt gör det enkelt för användaren att modifiera parametrar och analysera både systemets beteende och dess beroende av olika parametrar. För fordonsindustrin finns därtill faciliteter för att bygga upp verklighetsnära instrumentpaneler. Under exekveringen loggas valfria signaler i garanterad realtid. Människa maskingränsnitten i dSPACE-miljön exekveras på PC-datorer medan dSPACEs kraftfulla realtidshårdvara (baserad på Texas DSP'er, PowerPC och DEC-Alpha processorer ~= 1.2Gflops) kan hantera komplexa hybrida reglersystem i åtminstone upp till 50 kHz. dSPACEs hårdvara har en stor mängd I/O funktioner som svarar mot de flesta behov, vilket också täcker bypassing och CAN-kommunikation. Därtill finns prototyping-kort och tillhandahållande av skräddarsydda lösningar för speciella anpassningar, signalanpassning, testpaneler m.m.
- Användning: Generering av produktionskod från Simulinkdiagram, integrering med RTOS, prototyputveckling. Verktyg för snabb prototyputveckling baserade på kodgenerering är mycket värdefulla; steget till produktifiering har dock tidigare varit ett stort gap då optimerande, effektiva och pålitliga kodgeneratorer saknats för inbyggda system, specifikt för heltalsprocessorer. dSPACEs TargetLink är en mycket kraftfull kodgenerator för inbyggda system. Targetlink kan generera både flyttals- och heltalskod, med en flerstegsoptimering där den sista tar specifik hänsyn till målprocessorn. För realtidsimplementering måste nödvändigt beteende med avseende på timing (perioder, tillåtna fördröjningar) och effekter av processordelning (eng. scheduling/concurrency) som prioritering och datakonsistens definieras explicit. Detta görs med fördel med hjälp av Rubus Configuration Compiler & Builder från företaget ARCTICUS. I en Rubus-konfiguration definieras en applikation för användning med realtidsoperativsystemet Rubus. Med en Rubuskonfiguration kan relevanta delar av ett Simulinksystem beskrivs som periodiska, händelsestyrt samplade (tidsvarierande period) och rent händelsestyrda aktiviteter. Dessa aktiviteter karakteriseras i termer av bl.a. tidskrav, sinsemellan tidskritikalitet och datautbyte, för att därefter låta Rubus konfiguration compiler generera lämplig konfigurationsinformation. Vi vill här påpeka att dSPACE Targetlink utan problem går att integrera med konventionella RTOS - men dessa saknar den nära optimala konfigurationsmöjlighet och lämplighet för styr- och reglersystem som Rubus har. ARCTICUS och FENGCO tillhandahåller en direktintegration mellan Simulink, Targetlink genererad kod och Rubus.
 dSPACE
Hardware-in-the-loop (HIL) simulator
Användning: HIL-simulering håller på att etableras som en standardmetod för att testa styrenheter – ECU’er – inom fordonsindustrin. Principen bygger på att en ECU testas i en simulerad omgivning där t.ex. motor och fordon ersatts med matematiska modeller. Delar av fordonet som är svåra att simulera eller som man vill inkludera i testerna, kan integreras som fysiska komponenter i det återkopplade systemet. Exempel på sådana komponenter kan vara trottel och insprutningsventiler eller bromshydraulik. Tack vare den modellbaserade simuleringen och dSPACEs Test Automation kan då testning automatiseras, från verifiering av regleralgoritmer och diagnostik (OBD) till integrationstester av nätverksanslutna (CAN) ECU’er. Fördelarna med ECU-testning genom HIL-simulering är mycket stora genom att testning och integration till stor del kan flyttas in i labbet. Systematisk och automatiserad test är speciellt värdefullt för motorstyrning där programvarukomplexiteten är stor, med många styrnings och diagnosfunktioner, många operationsmoder, korsinfluenser mellan funktioner, m.m. Reproducerbarheten i HIL simuleringarna är här en annan viktig egenskap vid verifiering av programvara. Kraftfull och utbyggbar dSPACE hårdvara (se under Rapid Control Prototyping) säkerställer möjligheten för realtidssimulering. dSPACE tillhandahåller också den specifika I/O som krävs till HIL-simuleringar som dels måste kunna ta emot utsignaler från ECU’n, dels kunna simulera realistiska sensorsignaler till ECU’er. Exempel på detta är generering av signaler från vinkelsensorer på vevaxlar. Förutom sina standardkomponenter och verktyg åtar sig dSPACE också leveranser av kundspecifika HIL-simulatorer. Sådana ‘turn-key’ lösningar kan inkludera skräddarsydda fordonsmodeller, signalanpassning, integration av fysiska komponenter, samt konfigurering av automatiserade tester. Utbudet av modeller sträcker sig från OBD-kapabla motorer, över transmission upp till kompletta fordonsmodeller inkluderande väg och förare. dSPACEs ControlDesk Test Automation – programvara inkluderar ett script-språk understött av en grafisk konfigurering. Detta möjliggör definition av kompletta tester som därefter kan utföras automatiskt. För att t.ex. utföra en uttömmande test av ‘OnBoard’-Diagnostik för en motorstyrnings-ECU, kan man definiera hur ECU’n ska utsättas för felaktiga insignaler från sensorer. För se resultatet av diagnosen (OBD) kan antingen ett kalibreringssystem, eller ett vanligt diagnosverktyg användas. dSPACE har levererat kompletta HIL-simulatorlösningar till ett flertal företag.
Användning: dSPACEs innovativa kalibreringsverktyg CalDesk är skapat för att smidigt fungera ihop med andra dSPACE-verktyg eller som ett separat verktyg. CalDesk kan användas både för slutkalibrering och i tidigare skeden under utvecklingen. Det kan även användas för snabb prototyputveckling som en enklare variant av ControlDesk. dSPACE-verktygen kan användas för modellbaserad utveckling genom hela V-cykeln.
|
Produkter i bokstavsordning
|
||||||||||||||||||||||
 |
 |
 |
||||||||||||||||||||||
|
Copyright © 2009 Fengco Real Time Control AB |
||||||||||||||||||||||||
Matlab/Simulink/Stateflow
dSPACE
kalibreringssystem