控制器軟件開發(fā)的V流程中，有兩個需要通過實時仿真完成的重要環(huán)節(jié)，即快速控制原型（RCP）與硬件在環(huán)仿真（HIL）。

我相信有很多朋友都對這兩個概念早有耳聞，但是它們真正的作用是什么呢？在現(xiàn)實中，我們又該如何區(qū)分RCP和HIL呢？ 接下來的時間里，本文就將參考Speedgoat實時仿真方案，徹底解開您的疑惑！

知識點1：什么是快速控制原型？

快速控制原型（Rapid Control Prototyping，簡稱RCP），話不多說，咱們先看公式：

RCP=假的控制器+真的被控對象

在控制器開發(fā)中，如果我們使用實時仿真機運行Simulink算法，控制實際的物理對象（如開關(guān)，電機，閥門等）。此時，我們的Speedgoat實時仿真機，就已經(jīng)成了一個便捷的原型控制器。

憑借這個原型控制器，軟件工程師可以在很短的時間內(nèi)，完成算法的功能驗證，故得名為快速控制原型。 在傳統(tǒng)的控制器開發(fā)流程中，算法的進一步驗證，需要工程師自己去開發(fā)一套硬件，并且自行編寫調(diào)用硬件資源的代碼，然后把控制算法部署到硬件里。而且，在后續(xù)測試中，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就可能要把上面的步驟重來一遍！

這種方法，別說開發(fā)者了，我猜屏幕前的朋友們看著都覺得繁瑣。更何況，這些冗長的步驟，還給我們的潛在用戶，帶來了更加冗長的賬單。

對于這些用戶，他們有一個強烈的需求，就是：有人能給他們提供一個成熟的、無bug的硬件，同時給他們提供這個硬件的底層（一般是Simulink驅(qū)動模塊），讓他們能夠直接將應(yīng)用層算法下載到這個硬件中，使得他們可以直接用這個硬件去控制被控對象，在實時的環(huán)境中驗證應(yīng)用層算法。

So，快速控制原型（RCP）應(yīng)運而生！

它最大的意義就在于，幫助用戶快速地構(gòu)建一個原型控制器，這個原型控制器可以跟真實被控對象相連，在實時環(huán)境下驗證用戶的應(yīng)用層算法。

知識點2：什么是硬件在環(huán)仿真？

硬件在環(huán)仿真（Hardware-in-loop，簡稱HIL），同樣的，咱們先看公式：

HIL=真的控制器+假的被控對象

沒錯，RCP和HIL這兩個聽上去感覺很像的概念，其實是完全相反的！硬件在環(huán)仿真（HIL）時，運行在實時機中的Simulink被控對象模型（模擬被控對象），受真實控制器的控制，以此對控制器進行測試。

硬件在環(huán)仿真（HIL）可以適用于幾乎所有嵌入式控制器的功能測試和驗證，在電力電子、工業(yè)自動化、汽車控制等領(lǐng)域都得到了普遍應(yīng)用。 比如在實車測試之前，預(yù)先通過HIL對控制器做一個全面的功能測試，提前暴露和解決控制器的bug，大幅度減少實車測試的時間、人力和資金成本。

高性能實時目標機

硬件在環(huán)仿真（HIL）的核心就在于實時仿真機。一般而言，被控對象模型比控制算法模型復(fù)雜，所以要求運行HIL的實時仿真機，算力更強，CPU配置更高。 要易于將Simulink模型編譯、下載到實時仿真機中，具備靈活且豐富的IO和通訊接口，能夠滿足不同應(yīng)用的需求（一般還需要搭配額外的拓展板卡）。

一種典型配置

在實際的使用中，仿真主機一般要搭配其他的設(shè)備，形成一套完整的HIL測試設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的形態(tài)，又可分為兩類：桌面式和機柜式。

① 桌面式

這種布置形式常見于各大高校和小型企業(yè)，這類用戶對硬件在環(huán)仿真（HIL）設(shè)備的需求相對簡單，附加設(shè)備較少，可以直接置于桌面使用。

②機柜式

機柜式硬件在環(huán)仿真（HIL）設(shè)備是大中型企業(yè)的首選，這類用戶的標準更為嚴格，需求也更加復(fù)雜，這就需要更多額外的設(shè)備。 但桌面的容量畢竟是有限的，為此，我們會把所有的設(shè)備，都集成到一個大機柜中，以便于使用和維護。

知識點3：Speedgoat實時仿真方案

Speedgoat公司由MathWorks前員工于2006年成立，總部位于瑞士首都伯爾尼，致力于提供專門針對MATLAB/Simulink環(huán)境的實時系統(tǒng)。

Speedgoat實時目標機是MATLAB/Siumlink的官方仿真平臺，無縫兼容Simulink，顯著的優(yōu)勢之一是All in Simulink，從建模、離線仿真、到實時仿真、調(diào)參監(jiān)控，均可在Simulink環(huán)境完成。

審核編輯：劉清