到了開發(fā)過程的某個階段，就需要將所設(shè)計的東西真正制作出來。這意 味著將設(shè)計變成現(xiàn)實，也就是從設(shè)計工具和仿真環(huán)境過渡到真實的原型 測試，然后在要投入生產(chǎn)的硬件上運行部署的嵌入式軟件。隨著產(chǎn)品日 益復(fù)雜，在仿真環(huán)境和物理環(huán)境之間(即再設(shè)計環(huán)境和測試環(huán)境之間)高 效轉(zhuǎn)換的能力，對于確保產(chǎn)品按預(yù)期運行至關(guān)重要。

基于模型的設(shè)計與測試：MathWorks 和NI工作流程

MathWorks和NI正在合作開發(fā)基于模型的工作流程，力求減少設(shè)計與測試之 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)計與測試工作流程相集成，可幫助團(tuán)隊在產(chǎn)品開發(fā)過程中更 早進(jìn)行測試并提高產(chǎn)品迭代速度和頻率，從而最終可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低計劃總 支出。

傳統(tǒng)的線性開發(fā)流程是不連續(xù)的，流程的各步驟與設(shè)計過程之間相互獨立。有些問 題可能到了集成和測試階段第一次進(jìn)行系統(tǒng)集成時才會出現(xiàn)。這會導(dǎo)致問題發(fā)現(xiàn)不 及時，致使解決問題的成本非常高。

而借助基于模型的設(shè)計，可對系統(tǒng)組件進(jìn)行建模來仿真系統(tǒng)的各個部分，從而能夠利 用集成的系統(tǒng)模型來探索設(shè)計的漏洞。而且，您可以在設(shè)計流程中更早地評估集成 系統(tǒng)，從而降低發(fā)現(xiàn)問題的成本，加快設(shè)計迭代速度。仿真提供了一種方法來幫助工 程師在設(shè)計流程的每個步驟中將測試和驗證結(jié)合起來。

采用基于模型的設(shè)計方法，測試 電動汽車動力總成

電動汽車(EV)動力總成設(shè)計是需要基于模型設(shè)計的應(yīng)用領(lǐng) 域之一。動力總成的電氣化為設(shè)計混合動力汽車提供了多 種可能?；谀Ｐ偷脑O(shè)計對于評估所有可能的設(shè)計方案必 不可少。通過仿真組件，您可以利用虛擬設(shè)計研究來比較汽 車架構(gòu)，而無需花費大量時間和資金為每種可能的設(shè)計建 造原型。

“MathWorks和NI優(yōu)勢互補，可以 幫助您處理需要非?？焖俚剡\行復(fù) 雜模型，從而精確模擬行為的應(yīng)用情 況，例如電動汽車動力總成的設(shè)計。 在設(shè)計階段利用模型，可以將基于模 型的設(shè)計的優(yōu)勢擴展到測試工作流 程中?！?Paul Barnard MathWorks設(shè)計自動化市場總監(jiān)

利用Powertrain Blockset進(jìn)行設(shè)計研究

MathWorks開發(fā)了Powertrain Blockset作為Simulink的 擴展軟件，用于降低動力總成和汽車系統(tǒng)建模的準(zhǔn)入門檻。 對于剛開始開發(fā)系統(tǒng)模型的公司，Powertrain Blockset提 供了開放且有詳細(xì)文檔說明的框架，其中包括與硬件在環(huán) 測試系統(tǒng)一起使用的被控對象和控制器模型。Powertrain Blockset還提供有程序塊庫和預(yù)構(gòu)建的參考應(yīng)用程序，可 用于擴展現(xiàn)有系統(tǒng)模型。

請遵循以下一般設(shè)計流程：

01 選擇一個參考應(yīng)用程序作為起點

02 對組件進(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)，從而自定義被控對象模型

03 如有需要，可自定義待測控制器的模型

04 集成要測試的控制器

05 使用模型在環(huán)、軟件在環(huán)和硬件在環(huán)測試方法執(zhí)行閉環(huán)系 統(tǒng)測試

向測試過渡：實時閉環(huán)

在執(zhí)行最后一步的閉環(huán)系統(tǒng)測試時，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象模型測試前準(zhǔn)備工作后，需要將其集 成到可以實時閉合環(huán)路的系統(tǒng)中，以便提供準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。當(dāng)測試模型 具有高速動態(tài)行為(例如牽引逆變器和電機的高速動態(tài)行為)時尤其需要此 操作。

在NI系統(tǒng)上部署和運行MathWorks模型有幾種不同方式：桌面仿真；以中 低速在開發(fā)計算機的實時控制器上運行，或以硬確定性在FPGA上以極高 速度運行。

是否運行模型，取決于模型的復(fù)雜度和所需的仿真保真度。汽車動力學(xué)和 控制器模型通?？梢栽趯崟r控制器上運行，而電機和電力電子模型通常必 須在FPGA上運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 分析性能。

還可以將實時控制器上運行的模型與FPGA上運行的模型連接起來，并將 它們與I/O同步，以執(zhí)行硬件在環(huán)測試。這時就可以集成運行嵌入式軟件的 真實控制器，然后在I/O線路和通信總線上插入故障，從而運行控制器進(jìn)行 測試。

借助MathWorks和NI聯(lián)合開發(fā)的工具鏈，實現(xiàn)基于模型的工作流程，從而 改進(jìn)和加快EV動力總成等復(fù)雜應(yīng)用的測試。

作者
NATE HOLMES
NI動力總成測試主管


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