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Por Dr. Klaus Lamberg, Senior Product Manager HIL Testing, dSPACE GmbH.

Rendimiento en tiempo real para pruebas HIL: ¿desactualizado o sobresaliente?

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En los primeros años de la simulación usando hardware-in-the-loop (HIL), hace unos 20 años, todo se trataba de simulación en tiempo real. El principal desafío era cómo dar vida a un modelo con la  dinámica de motor o vehículo en tiempo real. Hoy en día, la simulación y las pruebas de HIL son mucho más que una simple simulación en tiempo real. Se trata de procesos de integración y desarrollo de modelos distribuidos, gestión de granjas HIL, pruebas automatizadas y garantía de seguridad funcional. Entonces, ¿el tiempo real es una reliquia de los primeros años o sigue siendo un factor crítico?

En mi opinión, la respuesta es: las pruebas HIL son un factor crítico ahora más que nunca, y este artículo explicará por qué.

Simulación en lazo cerrado

En primer lugar, todas las unidades de control electrónico (ECU) clásicas son esencialmente controladores que miden señales de entrada y producen salidas para impulsar los sistemas físicos a los estados deseados y a lo largo de las trayectorias deseadas. Por ejemplo, las ECU hacen funcionar un motor de manera económica, frenan un automóvil de manera segura o lo conducen de manera autónoma. Por lo tanto, desde la perspectiva del hardware y software de la ECU, el sistema HIL, mientras ejecuta el modelo dinámico en tiempo real del sistema físico, cierra el ciclo de control. Por eso lo llamamos simulación en lazo cerrado.

¿Qué significa tiempo real?

La simulación del sistema físico, el modelo de la planta, debe ser tan realista como sea necesario para que la ECU “piense” que está integrada en el entorno real. Esto requiere que la simulación represente el comportamiento dinámico “exacto” del sistema físico. No podemos probar un controlador de estabilidad dinámica que actúa en milisegundos si no somos capaces de simular también la dinámica completa del vehículo en milisegundos o menos. Aquí es donde entra en juego el tiempo real. El sistema HIL en lazo cerrado requiere que la simulación reaccione a las salidas de la ECU y proporcione retroalimentación del sensor simulado en las entradas de la ECU con tanta rapidez y precisión como lo haría el sistema real. Si un sistema real responde a la activación de una válvula o acelerador en un milisegundo, la simulación también tendrá que funcionar. En realidad, la simulación debe ejecutarse incluso con el doble de frecuencia que la ECU, pero aquí no profundizaremos demasiado en la teoría del procesamiento de señales digitales. Sin embargo, esta es la razón por la que la simulación debe ejecutarse en tiempo real y no hay compromiso de eso aceptable.

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