Fondamenti della simulazione Hardware-In-the-Loop
La simulazione Hardware-In-the-Loop (HIL) è un tipo di simulazione in tempo reale. La simulazione HIL viene utilizzata per testare la progettazione del controller. La simulazione HIL mostra come il controller risponde, in tempo reale, a stimoli virtuali realistici. È inoltre possibile utilizzare l'HIL per determinare se il modello del sistema fisico (impianto) è valido.
Nella simulazione HIL si utilizza un computer in tempo reale come rappresentazione virtuale del modello di impianto e di una versione reale del controller. La figura mostra una tipica impostazione della simulazione HIL. Il computer desktop (hardware di sviluppo) contiene il modello del controller e del sistema, capaci di operare in tempo reale. L'hardware di sviluppo contiene inoltre un'interfaccia con cui controllare l' input virtuale dell'impianto. L'hardware del controller contiene il software del controller generato dal modello del controller. Il processore in tempo reale (hardware target) contiene il codice del sistema fisico generato dal modello dell'impianto.
Quando utilizzare la simulazione Hardware-In-the-Loop
Utilizzare la simulazione HIL per testare la progettazione del controller quando si utilizza la progettazione Model-Based (MBD). La figura mostra dove la simulazione HIL si inserisce nel workflow di progettazione-realizzazione MBD.
La validazione prevede l'utilizzo di hardware reale dell'impianto per testare il controller in situazioni reali o in proxy ambientali (ad esempio, una camera di pressione). Nella simulazione HIL, non è necessario utilizzare hardware reale per il sistema fisico (impianto), così come non è necessario affidarsi a una configurazione di test naturalistici o ambientali. La simulazione HIL offre vantaggi in termini di costi e praticità consentendo di utilizzare il modello per rappresentare l’impianto.
Esistono diverse aree in cui la simulazione HIL consente di risparmiare sui costi rispetto ai test di validazione. La simulazione HIL tende a essere meno costosa per le modifiche di progettazione. Nel workflow MBD, è possibile eseguire la simulazione HIL prima della validazione, in modo da poter identificare e riprogettare i problemi di progetto relativamente presto. L' identificazione preventiva dei problemi presenta i seguenti vantaggi:
Il team è più propenso ad approvare le modifiche.
Le modifiche di progettazione sono meno costose da implementare.
In termini di pianificazione, la simulazione HIL è meno costosa e più pratica della validazione, poiché può essere eseguita autonomamente.
La simulazione HIL è più pratica della validazione per testare la risposta del controller a eventi insoliti. Ad esempio, è possibile modellare condizioni meteorologiche estreme come terremoti o bufere di neve. È inoltre possibile testare come il controller risponde agli stimoli che si verificano in ambienti inaccessibili, come le profondità marine o lo spazio profondo.
