VHDL-AMS und HIL/SIL. Dipl.Ing.(FH) Marko Schmidt.

Transkript

1 VHDL-AMS und HIL/SIL Dipl.Ing.(FH) Marko Schmidt

2 Gliederung Quellcode-Tests im Rahmen des Entwicklungsprozesses SIL/HIL Echtzeitfähigkeit von Simulationsmodellen DGS / ADGS Alternativer Ansatz unter Einbeziehung eines µc-simulators Beispielsystem Modellierung von Systemkomponenten mit VHDL-AMS Zusammenfassung

3 Gesamtsystem

4 Modellierung des Gesamtsystems Inverter Model SINE1 TRI1 SINE2 TRI2 SINE3 TRI3 Controller Model Motor Model

5 Software-In-the-Loop - gemeinsame Simulation von µc und Systemmodell - µc-code aus Extraktion Inverter Model System Simulator S & H P-Glied NL Algorithm 3 Algorithm 2 Algorithm 1 S & H Controller Model - keine Echtzeitbetrachtungen (Funktionsaufruf mit Simulatorschritt verbunden) Motor Model - vereinfachtes µc-modell ohne I/O Module

6 Hardware-In-the-Loop - gemeinsame Simulation von Ziel- Hardware und Systemmodell - µc-code während Simulation eingebunden Inverter Model System Simulator - kostenintensive Hardware - Echtzeit-Simulation/ Modelle (Einschränkung der Modellierungsmöglichkeiten) Motor Model - komplizierte bzw. eingeschränkte Debugging-Möglichkeiten

7 DGS und ADGS DC-Motor RCD-Netzwerk U in di dt Vin k = ϖ L L s s R L s i du dt C 1 = ( U C R i U d U C ) Gewöhnliche Differentialgleichung U d = U T I ln( +1) I S Nichtlineare Gleichung

8 Vergleich SIL/HIL SIL - gemeinsame Simulation von µc-modell und Systemmodell HIL - gemeinsame Simulation von Ziel-Hardware und Systemmodell Alternative - gemeinsame Simulation von µc-modell und Systemmodell - µc-code aus Extraktion - µc-code während Simulation eingebunden - kostenintensive Hardware - µc-code während Simulation eingebunden - keine Hardware - keine Echtzeitbetrachtungen (Funktionsaufruf mit Simulatorschritt verbunden) - Echtzeit-Simulation/ Modelle (Einschränkung der Modellierungsmöglichkeiten) - Echtzeitbetrachtungen ohne Einschränkung der Modellierungstiefe - vereinfachtes µc-modell ohne I/O-Module - komplizierte bzw. eingeschränkte Debugging- Möglichkeiten - Betrachtung von µp inkl. I/O- Module - umfangreiche Test- und Debuggingmöglichkeiten (Zugriff auf alle Werte des Systems)

9 - gemeinsame Simulation von µc- Modell und Systemmodell - µc-code während Simulation eingebunden Inverter Model System Simulator - keine Hardware I/O Interrupt-Handling Algorithmen Algorithmen Algorithmen Algorithmen Motor Model Controller Simulator - Echtzeitbetrachtungen ohne Einschränkung der Modellierungstiefe - Betrachtung von µc inkl. I/O-Module - umfangreiche Test und Debuggingmöglichkeiten (Zugriff auf alle Werte des Systems)

10 Entwicklungsumgebung/Simulator für µc

11 Koppelmodul Datenaustausch Synchronisation

12 Kopplung µvision - Systemsimulator

13 Einbindung des µ C in die Simulation

14 Beispielsystem: Tänzerwalzenregelung t Y Delivery Speed DA_Converter IM Dancer Sensor_Filter

15 Tänzerwalzenmodell v L v w X Für kleine x gilt: x 1 = ( vw v L ) dt 2 Erreichen des oberen Anschlages: Erreichen des unteren Anschlages: Faden reißt Messwert falsch

16 Tänzerwalzenmodell -- Differentialgleichung ohne Berücksichtigung der Grenzen x_unlimited'dot == 0.5 * (v_w - v_in); -- Fallunterscheidung (Berücksichtigung der Maximalwerte) if (x_unlimited >= pos_min) use else if (x_unlimited <= pos_max) use x == x_unlimited; else x == pos_max; end use; x == pos_min; end use; -- Signal zur Erfassung des gerissenen Fadens abriss <= x'above(pos_max); -- Prozess für Abriss process (abriss) begin -- Simulationsende ASSERT x <= pos_max REPORT "Faden gerissen" SEVERITY ERROR; end process;

17 Zusammenfassung Kostengünstiger Software-Test Hohe Flexibilität durch virtuelle Hardware Keine Einschränkungen bzgl. der Modellierung Zugang zu allen System- und Softwaregrößen