客户目的
伺服系统广泛应用于航空航天、兵器、船舶、工业自动化等领域,随着伺服系统交流化、数字化、集成化的发展趋势,提高伺服系统的开发效率显得尤其重要。传统的伺服系统开发设计主要由需求分析、设计、实现及测试验证四个阶段组成,各个阶段相对独立,可能会在早期引入较多的设计缺陷,需进行迭代设计,必然会提升伺服系统开发周期及成本。
面临的挑战
传统伺服系统控制方法的验证与测试需建立在已有控制器硬件基础之上,在控制器未设计完成之前,无法实现控制方法的可行性验证与测试。同时,已有的控制器可能不满足控制方法的使用需求,硬件错误可能会与控制律设计错误相互混淆,使控制算法工程师不能专注于算法设计,设计完成的控制算法需要手工编写代码,调参效率较低。
为了解决以上问题,需要使用更先进、更便捷的伺服系统设计方法,利用有效的工具与合理的方法在提高伺服系统开发的效率同时降低成本。
解决方案
采用基于模型设计(Model Based Design,MBD)的开发理念,能提高开发效率并有效地降低成本,它可以将传统开发流程中的四个相互割列的阶段有机地结合起来,从需求分析阶段就开始验证与测试,让工程师把主要精力投入到算法和测试用例的研究上,让计算机完成嵌入式实时C代码自动生成,加快软硬件的开始效率。伺服系统的MBD的开发流程如下图所示:
MBD方法提供了伺服
控制系统开发过程中的四个关键要素:对象建模、控制器分析和综合、对象和控制器仿真及控制器产品集成。
模型是对被控对象和控制系统的统一描述,它通过数学仿真进行设计,在各阶段不断完善系统模型,保证各阶段工作的一致性。基于模型的设计能够快速地完成设计迭代,完整的算法模型可以通过自动代码生成产品实现。因此,基于模型的设计能够降低设计中的错误、降低成本、减少重复工作。
基于模型设计的开发方法的主要特点为:
·设计迭代,在开发早期减少、消除可能的错误及缺陷;
·控制器硬件开发和控制律设计同步进行,缩短控制器研制周期;
·快捷的在线调参、数据采集环境,提高控制律调试效率;