详解快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）

baoshijie

控制器软件开发的V流程中，有两个需要通过实时仿真完成的重要环节，即快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）。


我相信有很多朋友都对这两个概念早有耳闻，但是它们真正的作用是什么呢？在现实中，我们又该如何区分RCP和HIL呢？

接下来的时间里，本文就将参考Speedgoat实时仿真方案，彻底解开您的疑惑！
知识点1：什么是快速控制原型？



快速控制原型（Rapid Control Prototyping，简称RCP），话不多说，咱们先看公式：
RCP=虚拟的控制器+真的被控对象

在控制器开发中，如果我们使用实时仿真机运行Simulink算法，控制实际的物理对象（如开关，电机，阀门等）。此时，我们的Speedgoat实时仿真机，就已经成了一个便捷的原型控制器。



凭借这个原型控制器，软件工程师可以在很短的时间内，完成算法的功能验证，故得名为快速控制原型。

在传统的控制器开发流程中，算法的进一步验证，需要工程师自己去开发一套硬件，并且自行编写调用硬件资源的代码，然后把控制算法部署到硬件里。而且，在后续测试中，一旦发现问题，就可能要把上面的步骤重来一遍！



这种方法，别说开发者了，我猜屏幕前的朋友们看着都觉得繁琐。更何况，这些冗长的步骤，还给我们的潜在用户，带来了更加冗长的账单。

对于这些用户，他们有一个强烈的需求，就是：有人能给他们提供一个成熟的、无bug的硬件，同时给他们提供这个硬件的底层（一般是Simulink驱动模块），让他们能够直接将应用层算法下载到这个硬件中，使得他们可以直接用这个硬件去控制被控对象，在实时的环境中验证应用层算法。

So，快速控制原型（RCP）应运而生！



Speedgoat Baseline快速控制原型

它最大的意义就在于，帮助用户快速地构建一个原型控制器，这个原型控制器可以跟真实被控对象相连，在实时环境下验证用户的应用层算法。
知识点2：什么是硬件在环仿真？



硬件在环仿真（Hardware-in-loop，简称HIL），同样的，咱们先看公式：

HIL=真的控制器+虚拟的被控对象

没错，RCP和HIL这两个听上去感觉很像的概念，其实是完全相反的！硬件在环仿真（HIL）时，运行在实时机中的Simulink被控对象模型（模拟被控对象），受真实控制器的控制，以此对控制器进行测试。



硬件在环仿真（HIL）可以适用于几乎所有嵌入式控制器的功能测试和验证，在电力电子、工业自动化、汽车控制等领域都得到了普遍应用。

比如在实车测试之前，预先通过HIL对控制器做一个全面的功能测试，提前暴露和解决控制器的bug，大幅度减少实车测试的时间、人力和资金成本。



高性能实时目标机
硬件在环仿真（HIL）的核心就在于实时仿真机。一般而言，被控对象模型比控制算法模型复杂，所以要求运行HIL的实时仿真机，算力更强，CPU配置更高。要易于将Simulink模型编译、下载到实时仿真机中，具备灵活且丰富的IO和通讯接口，能够满足不同应用的需求（一般还需要搭配额外的拓展板卡）。
一种典型配置



在实际的使用中，仿真主机一般要搭配其他的设备，形成一套完整的HIL测试设备，根据设备的形态，又可分为两类：桌面式和机柜式。
① 桌面式
这种布置形式常见于各大高校和小型企业，这类用户对硬件在环仿真（HIL）设备的需求相对简单，附加设备较少，可以直接置于桌面使用。



②机柜式机柜式硬件在环仿真（HIL）设备是大中型企业的首选，这类用户的标准更为严格，需求也更加复杂，这就需要更多额外的设备。但桌面的容量毕竟是有限的，为此，我们会把所有的设备，都集成到一个大机柜中，以便于使用和维护。


知识点3：Speedgoat实时仿真方案
Speedgoat公司由MathWorks前员工于2006年成立，总部位于瑞士首都伯尔尼，致力于提供专门针对MATLAB/Simulink环境的实时系统。
Speedgoat实时目标机是MATLAB/Siumlink的官方仿真平台，无缝兼容Simulink，显著的优势之一是All inSimulink，从建模、离线仿真、到实时仿真、调参监控，均可在Simulink环境完成。（详见：https://ww2.mathworks.cn/products/simulink-real-time.html ）


上海熠速信息技术有限公司（简称“熠速”），2017年3月成立于中国上海，是一家持续和快速成长的高新技术企业（2022年底获得国家“高新技术企业”证书）。

作为Speedgoat在中国的独家代理，熠速围绕嵌入式系统开发和测试，为用户提供硬件在环仿真系统(HIL)、快速控制原型（RCP）、电机控制算法开发、嵌入式数据库等覆盖各类控制器的解决方案。
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目前熠速在北京、成都、广州、深圳都设有分公司，服务当地片区客户。熠速坚持“以客户为中心、为客户创造价值”的宗旨，第一时间为您提供优质且专业的服务！
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回复帖子如下：

详解快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）在控制器软件开发中的V流程角色

关于快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）这两个概念，它们在控制器软件开发中占据重要地位。简单来说，快速控制原型主要用于早期功能开发和验证阶段，它将虚拟的控制器与实际环境中的真实被控对象结合，进行实时反馈控制。这一环节能够迅速验证控制策略的有效性，并快速调整和优化算法。而硬件在环仿真则侧重于系统集成和测试阶段，它模拟真实环境中的所有传感器和执行器，确保控制器在实际应用中的性能表现符合预期。这两者结合使得控制器从开发到实际应用的过渡更加顺畅。具体到Speedgoat实时仿真方案，它通过高效的实时仿真系统，为RCP和HIL提供了强大的技术支持，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。希望以上内容能解开您的疑惑。

suzuki

在控制器软件开发V流程中，快速控制原型（RCP）和硬件在环仿真（HIL）是两项重要技术。接下来详细解释这两项技术的概念和区别：

一、快速控制原型（RCP）

快速控制原型主要用于控制器软件开发初期的验证和测试。它利用实时仿真技术，将虚拟控制器与实际被控对象相结合。通过这种方式，开发者可以在真实环境中测试控制算法，从而快速迭代和优化控制器设计。Speedgoat实时仿真方案为RCP提供了高效的实现手段。

二、硬件在环仿真（HIL）

硬件在环仿真则是在控制器软件开发后期的重要验证环节。它将被测试的控制器嵌入到实际系统中，并通过仿真模型来模拟系统环境。通过这种方式，HIL可以模拟实际系统在各种工况下的表现，从而更全面地验证控制器的性能和安全性。

总结：通过参考Speedgoat实时仿真方案，我们可以更清晰地理解快速控制原型和硬件在环仿真在控制器软件开发中的重要作用和区别。这两项技术共同构成了控制器软件开发V流程中的关键环节，为控制器的性能优化和安全性验证提供了有力支持。

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好的，我会以汽车工程师的角度，详细解释快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）在控制器软件开发V流程中的重要性及其区别。

快速控制原型（RCP）是控制器软件开发过程中的关键环节，它利用虚拟的控制器结合真实的被控对象进行实时仿真测试。这一环节大大缩短了开发周期，允许开发者在真实环境中快速验证控制策略的有效性。

硬件在环仿真（HIL）则是另一种重要的实时仿真测试手段。HIL将真实的控制器嵌入到仿真环境中，模拟实际的工作情况。通过这一方法，开发者可以在系统投入生产前充分测试控制器的性能，确保其在各种实际场景中都能可靠工作。相较于RCP，HIL测试更加接近真实情况，能够更准确地验证控制器的性能。

以Speedgoat实时仿真方案为例，它提供了一个高效的平台，支持RCP和HIL的测试和验证。通过该平台，开发者可以迅速搭建原型，进行实时仿真测试，从而优化控制策略，提高系统的性能和质量。总的来说，RCP和HIL都是控制器软件开发过程中的重要环节，它们共同确保了控制器的性能和质量。