主要内容

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ハードウェアインザループシミュレーションの基礎

ハードウェアインザループ(边境)シミュレーションは,リアルタイムシミュレーションの一種です。边境シミュレーションを使用して,コントローラーの設計をテストします。边境シミュレーションでは,現実的な仮想スティミュラスに対してコントローラーがリアルタイムでどのように応答するかがわかります。また,边境を使用して,物理システムのモデル(プラントモデル)が有効かどうかを判断することもできます。

边境シミュレーションでは,リアルタイムコンピューターを,プラントモデルの仮想表現として,またコントローラーの現実のバージョンとして使用します。次の図は,標準的な边境シミュレーションのセットアップを示します。デスクトップコンピューター(開発用ハードウェア)には,コントローラーとプラントのリアルタイム対応モデルがあります。また,開発用ハードウェアには,プラントへの仮想入力を制御するインターフェイスもあります。コントローラーハードウェアには,コントローラーモデルから生成されたコントローラーソフトウェアがあります。リアルタイムプロセッサ(ターゲットハードウェア)には,プラントモデルから生成された物理システムのコードがあります。

ハードウェアインザループシミュレーションを使用するタイミング

边境シミュレーションを使用して,モデルベースデザイン(MBD)を行う際にコントローラーの設計をテストします。次の図は,MBDの設計から実現までのワークフローで边境シミュレーションが該当する箇所を示します。

検証では,実際のプラントハードウェアを使用して,現実の状況や,代用となる環境(圧力チャンバーなど)でコントローラーをテストします。边境シミュレーションでは,物理システム(プラント)に実際のハードウェアを使用する必要はありません。また,自然あるいは環境を模したテストセットアップに頼る必要もありません。モデルによってプラントを表すことで,边境シミュレーションはコストと実用性におけるメリットを提供します。

边境シミュレーションは,検証テストと比較して,さまざまな面でコストの節約になります。設計変更では,边境シミュレーションの方が安価になる傾向があります。MBDワークフローで,边境シミュレーションを検証より早い段階で実行すれば,プロジェクトの比較的早い段階で問題を特定して再設計することができます。問題の早期発見には次のようなメリットがあります。

  • チームに変更が承認されやすい。

  • 設計変更の実装費用が少なくなる。

スケジュールの観点からは,边境シミュレーションは独立して実行するようにセットアップできるため,検証と比較して安価で,より実用的です。

边境シミュレーションは,異常事態へのコントローラーの応答をテストする場合に,検証より実用的です。たとえば,地震やブリザードなどの極端な気象条件をモデル化できます。また,深海や深宇宙など,アクセスできない環境で発生するスティミュラスにコントローラーがどのように応答するかもテストできます。

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