Отладочный стенд реального времени для систем управления Speedgoat
Speedgoat – система жёсткого реального времени на базе IBM-совместимого промышленного компьютера, оснащённая портами ввода-вывода для подключения как натурных образцов систем управления, так и объектов управления.
Благодаря своей универсальности допускает использование в различных сценариях: быстрое прототипирование алгоритмов, программно-аппаратное моделирование (HIL-симуляция), испытательный стенд реального времени, а также тестирование аппаратных интерфейсов (loop-back тестирование).
Встроенная интеграция с Simulink максимально упрощает работу со стендом, позволяя полностью сосредоточиться на разработке алгоритмов управления.
Как внешняя конфигурация (количество и тип интерфейсов для подключения оборудования), так и внутренняя (параметры производительности) подбираются индивидуально для каждого заказчика, исходя из его конкретной задачи.
Кому это интересно?
Стенд реального времени будет полезен, в первую очередь, разработчикам систем управления физическими объектами – электроприводами, насосами, компрессорами и прочим. Кроме того, с его помощью удобно отрабатывать алгоритмы АСУ ТП – АСУ систем отопления и вентиляции (ОВиК), технологических процессов, гидравлических систем и тому подобного.
Что можно делать с его помощью?
Основные сценарии применения комплекса реального времени:
- Hardware in the Loop, или программно-аппаратное моделирование;
- Быстрое прототипирование;
- Loopback, или обратная петля;
- Стенды реального времени.
Hardware in the Loop (HIL), или программно-аппаратное моделирование
Что такое HIL?
При программно-аппаратном моделировании на машине Speedgoat запускается модель объекта управления. На специализированные платы ввода-вывода при этом заводятся входы и выходы модели. Например, для электропривода входами могут быть импульсы ШИМ, а выходами – сигналы датчика положения. Поскольку модель работает в режиме жесткого реального времени, все её входы и выходы работают практически также, как входы и выходы реального объекта. Это позволяет подключить к машине реального времени натурный образец системы управления и испытать его в условиях, максимально близких к рабочим.
Метод HIL, как правило, применяется, если объект управления:
- опасен (авиационный двигатель);
- дорог (турбогенератор);
- еще не существует (любое проектируемое оборудование).
Зачем нужен HIL?
Метод HIL позволяет избежать экспериментов на реальном оборудовании, которые могут быть дорогими, опасными или вовсе невозможными. На модели реального времени можно отладить систему управления для всех режимов работы, включая аварийные.
Быстрое прототипирование
Что такое быстрое прототипирование?
Быстрое прототипирование – это автоматизированное разворачивание алгоритма управления на машине реального времени для подключения к уже существующему объекту управления. В этом случае Speedgoat выступает в роли «большого микроконтроллера», позволяя запускать любые алгоритмы, в том числе и неоптимизированные. Управление объектом при этом идёт через те же интерфейсы, что будут использоваться при подключении рабочей системы.
Быстрое прототипирование применимо тогда, когда объект управления доступен для экспериментов, и при этом алгоритмы управления требуют тонкой настройки.
Зачем нужно быстрое прототипирование?
По результатам быстрого прототипирования можно судить как о правильности работы алгоритма с реальным оборудованием, так и определить необходимые требования к целевой платформе для его реализации. Кроме того, благодаря отсутствию этапа ручного перевода алгоритма в код отсутствует вероятность появления ошибок кодирования.
Loopback, или обратная петля
Что такое Loopback?
Loopback применительно к разработке систем управления – сценарий испытаний оборудования, при котором и система управления, и объект управления представлены в виде моделей, однако взаимодействие между ними осуществляется через реальные каналы связи: АЦП/ЦАП, преобразователи интерфейсов, линии связи и прочее.
Зачем нужен Loopback?
Испытания в режиме обратной петли позволяют, с одной стороны, точно определить общую погрешность, вносимую каналом связи, а с другой – путём последовательного переноса отдельных частей канала передачи из реального мира в модель, – определить узкие места канала, которые вносят наибольшее искажение
Стенды реального времени
На базе машины реального времени можно построить целый ряд стендов.
Испытательные стенды – в этом случае автоматизируется как проведение экспериментов, так и сбор экспериментальных данных (работа с измерительным оборудованием). Кроме того, возможно тут же провести их обработку и глубокий анализ, в том числе с выдачей готовых рекомендаций (на основе экспертных систем).
Стенды-симуляторы – в первую очередь, авиасимуляторы, предназначенные для обучения пилотов и отработки действий в аварийных ситуациях.
Промышленные тренажёры – позволяют проводить обучение оперативного и диспетчерского персонала по управлению сложным промышленным оборудованием, включая отработку быстро развивающихся аварийных и нештатных ситуаций.
Технические характеристики (пример)
| CPU — Default
|
Intel Celeron 2 GHz
4 cores |
| CPU — Extended Temperature Option
|
Intel Atom 1.91 GHz
2 cores (ItemID 107110) |
| Operating System
|
Simulink Real-Time™
|
| Memory — Default
|
4GB DDR3 RAM
|
| Video interfaces for Simulink Real-time Target Scopes
|
1 x DisplayPort
Target scope resolution supported: 1280×1024 |
| Main drive — Standard
|
32 GB SSD
|
| Main drive — Options
|
128GB SSD (ItemID 107251)
256GB SSD (ItemID 107252) |
| Height
|
130 mm
|
| Depth
|
190 mm
|
| Width
|
190 mm
|
Симуляторы Speedgoat
