NI以软件为核心的模块化仪器及其在硬件在环仿真中的应用.ppt

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1、2National Instruments 概况概况 基于计算机的测量与自动化的创新者 30年来强劲的收益增长记录 2009财政年度的收入达到6.77亿美元亿美元 全球超过5000名员工，在40多个国家设有分支机构Net Revenue in MillionsDistributorsDirect Sales Offices3测试领域以软件为中心的发展趋势测试领域以软件为中心的发展趋势软件定义真正的用户自定义处理器处理器软件软件模块化模块化I/O测试系统测试系统信号信号总线总线原始数据原始数据用户用户自定义自定义功能功能配置配置模块化I/O 可替换、升级、自定义4举例举例: 基于模块化仪器的多功

2、能信号分析基于模块化仪器的多功能信号分析数字化仪数字化仪 + 软件软件 示波器示波器 + 频谱分析仪频谱分析仪 + 5自动化测试自动化测试: 以软件为核心的模块化系统架构以软件为核心的模块化系统架构PXIMAXNI-Scope, NI-Fgen, NI-DMM, NI-Switch, NI-RFSA, NI-DCPower测试管理软件测试管理软件测试开发软件测试开发软件系统服务与驱动系统服务与驱动处理总线平台处理总线平台模块化模块化I/O与仪器控制与仪器控制NI在每个层次都有丰富的软件或硬件支持，并广为业界采用在每个层次都有丰富的软件或硬件支持，并广为业界采用6PXI 背板背板 PCI 总线

3、定时与同步 共享电源外围模块外围模块 来自全世界70多家厂商的超过1500种I/O或其他模块机箱机箱 符合工业标准的3U机箱 坚固的欧卡结构 强制冷却 适应恶劣的工作环境 满足尖端应用需求控制器控制器 嵌入式PC或远程PC/笔记本接口 可运行所有标准软件 可运行Windows或实时操作系统 PXI-8110嵌入式控制器集成Intel四核处理器PXI 整合了商业可用的标准技术整合了商业可用的标准技术7请访问请访问www.pxisa.org查看全部列表查看全部列表PXI 系统联盟系统联盟8PXI在航空测试领域应用在航空测试领域应用 电子系统测试 半导体测试 射频测试 声音与振动测试 结构测试 控制

4、系统测试 9 Lockheed Martin 风洞测试 波音波音777客机噪声测试 NASA 韦伯太空望远镜微快门测试 NEC宇航系统公司宇航系统公司对反力轮控制系统(RWA)进行硬件在环仿真测试 成功案例成功案例10以软件为核心的系统为您带来以软件为核心的系统为您带来更高的灵活性灵活性更低的总成本总成本缩短开发时间开发时间易于升级维护升级维护更小的物理体积物理体积更长的系统寿命系统寿命以软件为核心的以软件为核心的模块化系统架构模块化系统架构11支持多种总线的混合总线系统支持多种总线的混合总线系统PXI / PXI Express作为混合系统的核心作为混合系统的核心从从 个仪器驱动程序个仪器驱

5、动程序GPIBUSBLAN/LXIVXI12支持多种总线的混合总线系统支持多种总线的混合总线系统软件软件通过软件整合混合总线应用，降低复杂性PXI具有高吞吐量、低延时的PXI是理想的混合测试系统的核心445.5 mm x 177 mm x 434.8 mm1个嵌入式PC1个定时控制设备1个100 MS/s, 14-bit 的数字化仪(2通道)1个7 位的DMM1个100 MHz的数字测试设备2个100 MS/s, 16-bit的任意波形发生器(共4通道)1个大电流通用继电器开关1个500 MHz多路复用器矩阵1个Ultra2 SCSI接口1个1 MS/s, 12-bit模拟输出(8通道)1个G

6、PIB控制器和千兆以太网接口2个声音和振动分析设备(共16通道)1个2.7 GHz的RF下变频器1个IF数字化仪1个空的槽用于扩展基于GPIB/USB/LXI/串行总线以及用于VXI的MXI总线整合传统仪器13延伸延伸:自动化测试领域最新发展趋势自动化测试领域最新发展趋势软件定义的模块化仪器系统软件定义的模块化仪器系统多核技术下的多核技术下的并行测试并行测试基于基于FPGA的的自定义仪器设计自定义仪器设计基于软件无线电基于软件无线电的射频测试的射频测试实时测试实时测试融合最新商业技术，开辟新兴行业应用融合最新商业技术，开辟新兴行业应用14实时测试的概念实时测试的概念将实时环境实时环境作为测试系

7、统的一部分，以提升系统的性能和可靠性15闭环系统中的硬件在环闭环系统中的硬件在环 (HIL)仿真仿真引擎引擎闭环系统闭环系统在将控制器投入到实际系统前, 先通过一个能够模拟受控对象行为的仿真系统来验证控制器。控制器控制器引擎模型引擎模型期望响应期望响应控制信号控制信号实际响应实际响应测试系统测试系统测试序列测试序列数据记录数据记录/ 分析分析外部扰动外部扰动16硬件在环硬件在环 (HIL) 仿真测试的应用领域仿真测试的应用领域主要应用于基于模型的控制器设计和制造基于模型的控制器设计和制造过程中的如下情况： 需要测试极端工况 短路等系统故障 受控对象造价高，现场测试风险太大 无人驾驶系统 希望缩

8、短开发周期，降低开发风险和成本 受控对象的生产设计与控制器开发同步进行17如何构建一个如何构建一个HIL测试系统测试系统? 基本硬件需求18基于基于PXI的丰富的丰富I/O 接口模块接口模块通用I/OFPGA-based I/O模块化仪器I/ORF I/O总线接口故障注入单元图像采集运动控制19如何构建一个如何构建一个HIL测试系统测试系统故障注入 故障注入模块(FIU) 不是必须的 主要用于仿真控制器与模型之间的硬件信号错误20如何构建一个如何构建一个HIL测试系统测试系统带有FPGA的I/O模块 FPGA 传感器仿真 特殊信号仿真 特殊协议接口21如何构建一个如何构建一个HIL测试系统测试

9、系统分布式仿真系统22如何构建一个如何构建一个HIL测试系统测试系统软件 产生实时激励 数据记录 Single-Point I/O 计算通道 模型的确定性执行 运行时可编辑的用户界面 用户权限管理 多机箱同步实时测试与仿真软件系统管理器配置系统管理器配置实时设置激励实时设置激励/数据记录数据记录用户界面用户界面硬件硬件I/O控制器模型控制器模型计算计算报警报警可实时编辑可实时编辑基于表格基于表格/步骤的步骤的激励模式编辑器激励模式编辑器24利用利用NI VeriStand的开放性进一步增强功能的开放性进一步增强功能通过通过NI LabVIEW自定义自定义NI VeriStand的用户界面的用户

10、界面通过通过LabVIEW FPGA模块模块自定义板载自定义板载FPGA功能功能结合结合NI TestStand进行进行测试管理测试管理结合结合NI DIAdem进行数进行数据管理据管理可调用多种环境下建可调用多种环境下建立的模型立的模型可导入使用可导入使用Python编编辑的激励序列辑的激励序列25液压控制系统液压控制系统HIL测试测试“The out-of-the-box capabilities of NI VeriStand made it practical for us to develop an HIL test system, reducing our total testin

11、g cost by more than $800,000.” Greg Sussman, CLA, Process Automation26车身控制系统测试测试车身控制系统测试测试“The real-time stimulus profile tools work the way that a test engineer thinks and does not require knowledge of additional programming languages to utilize them. With this capability, our engineers are able to focus on their jobs identifying potential module failures which ultimately results in more issues identified and resolved.” Jason Bauman, Lear Corp.27总结总结 以软件为核心的模块化测试系统架构已成为主流 一种常见的实时测试: 硬件在环仿真测试 硬件平台: PXI 软件工具: NI VeriStand, NI LabVIEW更多信息请访问更多信息请访问