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基于模型的设计与测试：MathWorks 和NI工作流程
MathWorks和NI正在合作开发基于模型的工作流程，力求减少设计与测试之 间的衔接障碍，并促进高效转换。我们将MathWorks的设计和建模工具 (如 Simulink®、Simscape™、Powertrain Blockset™和Vehicle Dynamics Blockset™) 与NI基于I/O的仿真软硬件(如LabVIEW、LabVIEW FPGA、VeriStand、CompactRIO 和PXI)集成在一起。设计与测试工作流程相集成，可帮助团队在产品开发过程中更 早进行测试并提高产品迭代速度和频率，从而最终可以提高产品质量，降低计划总 支出。
传统的线性开发流程是不连续的，流程的各步骤与设计过程之间相互独立。有些问 题可能到了集成和测试阶段第一次进行系统集成时才会出现。这会导致问题发现不 及时，致使解决问题的成本非常高。
而借助基于模型的设计，可对系统组件进行建模来仿真系统的各个部分，从而能够利 用集成的系统模型来探索设计的漏洞。而且，您可以在设计流程中更早地评估集成 系统，从而降低发现问题的成本，加快设计迭代速度。仿真提供了一种方法来帮助工 程师在设计流程的每个步骤中将测试和验证结合起来。
采用基于模型的设计方法，测试 电动汽车动力总成
电动汽车(EV)动力总成设计是需要基于模型设计的应用领 域之一。动力总成的电气化为设计混合动力汽车提供了多 种可能。基于模型的设计对于评估所有可能的设计方案必 不可少。通过仿真组件，您可以利用虚拟设计研究来比较汽 车架构，而无需花费大量时间和资金为每种可能的设计建 造原型。
“MathWorks和NI优势互补，可以 帮助您处理需要非常快速地运行复 杂模型，从而精确模拟行为的应用情 况，例如电动汽车动力总成的设计。 在设计阶段利用模型，可以将基于模 型的设计的优势扩展到测试工作流 程中。” Paul Barnard MathWorks设计自动化市场总监
利用Powertrain Blockset进行设计研究
MathWorks开发了Powertrain Blockset作为Simulink的 扩展软件，用于降低动力总成和汽车系统建模的准入门槛。 对于刚开始开发系统模型的公司，Powertrain Blockset提 供了开放且有详细文档说明的框架，其中包括与硬件在环 测试系统一起使用的被控对象和控制器模型。Powertrain Blockset还提供有程序块库和预构建的参考应用程序，可 用于扩展现有系统模型。
请遵循以下一般设计流程：
01 选择一个参考应用程序作为起点
02 对组件进行参数化、定制现有子系统或者添加自己的子系 统，从而自定义被控对象模型
03 如有需要，可自定义待测控制器的模型
04 集成要测试的控制器
05 使用模型在环、软件在环和硬件在环测试方法执行闭环系 统测试
向测试过渡：实时闭环
在执行最后一步的闭环系统测试时，可利用MathWorks和NI工具之间的 集成工作流。完成控制器和被控对象模型测试前准备工作后，需要将其集 成到可以实时闭合环路的系统中，以便提供准确的仿真结果。当测试模型 具有高速动态行为(例如牵引逆变器和电机的高速动态行为)时尤其需要此 操作。
在NI系统上部署和运行MathWorks模型有几种不同方式：桌面仿真；以中 低速在开发计算机的实时控制器上运行，或以硬确定性在FPGA上以极高 速度运行。
是否运行模型，取决于模型的复杂度和所需的仿真保真度。汽车动力学和 控制器模型通常可以在实时控制器上运行，而电机和电力电子模型通常必 须在FPGA上运行才能获得足够高的仿真保真度，从而以足够的准确度来 分析性能。
还可以将实时控制器上运行的模型与FPGA上运行的模型连接起来，并将 它们与I/O同步，以执行硬件在环测试。这时就可以集成运行嵌入式软件的 真实控制器，然后在I/O线路和通信总线上插入故障，从而运行控制器进行 测试。
借助MathWorks和NI联合开发的工具链，实现基于模型的工作流程，从而 改进和加快EV动力总成等复杂应用的测试。
作者
NATE HOLMES
NI动力总成测试主管
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