NI以軟件為核心的模塊化儀器及其在硬件在環(huán)仿真中的應(yīng)用

NI以軟件為核心的模塊化儀器及其在硬件在環(huán)仿真中的應(yīng)用第1頁(yè)/共28頁(yè)NationalInstruments概況基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量與自動(dòng)化的創(chuàng)新者30年來(lái)強(qiáng)勁的收益增長(zhǎng)記錄2009財(cái)政年度的收入達(dá)到6.77億美元全球超過(guò)5000名員工，在40多個(gè)國(guó)家設(shè)有分支機(jī)構(gòu)NetRevenueinMillionsDistributorsDirectSalesOffices第2頁(yè)/共28頁(yè)測(cè)試領(lǐng)域以軟件為中心的發(fā)展趨勢(shì)軟件定義——真正的用戶自定義處理器軟件模塊化I/O測(cè)試系統(tǒng)信號(hào)總線原始數(shù)據(jù)用戶自定義功能配置模塊化I/O——可替換、升級(jí)、自定義…第3頁(yè)/共28頁(yè)舉例:基于模塊化儀器的多功能信號(hào)分析數(shù)字化儀+軟件

>示波器+頻譜分析儀+…第4頁(yè)/共28頁(yè)自動(dòng)化測(cè)試:

以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)架構(gòu)PXIMAXNI-Scope,NI-Fgen,NI-DMM,NI-Switch,NI-RFSA,NI-DCPower…測(cè)試管理軟件測(cè)試開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)服務(wù)與驅(qū)動(dòng)處理總線平臺(tái)模塊化I/O與儀器控制NI在每個(gè)層次都有豐富的軟件或硬件支持，并廣為業(yè)界采用第5頁(yè)/共28頁(yè)P(yáng)XI背板PCI總線定時(shí)與同步共享電源外圍模塊來(lái)自全世界70多家廠商的超過(guò)1500種I/O或其他模塊機(jī)箱符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的3U機(jī)箱堅(jiān)固的歐卡結(jié)構(gòu)強(qiáng)制冷卻適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境滿足尖端應(yīng)用需求控制器嵌入式PC或遠(yuǎn)程PC/筆記本接口可運(yùn)行所有標(biāo)準(zhǔn)軟件可運(yùn)行Windows或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)PXI-8110嵌入式控制器集成Intel四核處理器PXI整合了商業(yè)可用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)第6頁(yè)/共28頁(yè)請(qǐng)?jiān)L問(wèn)查看全部列表PXI系統(tǒng)聯(lián)盟第7頁(yè)/共28頁(yè)P(yáng)XI在航空測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用電子系統(tǒng)測(cè)試半導(dǎo)體測(cè)試射頻測(cè)試聲音與振動(dòng)測(cè)試結(jié)構(gòu)測(cè)試控制系統(tǒng)測(cè)試…第8頁(yè)/共28頁(yè)LockheedMartin風(fēng)洞測(cè)試波音777客機(jī)噪聲測(cè)試NASA

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡微快門測(cè)試NEC宇航系統(tǒng)公司對(duì)反力輪控制系統(tǒng)(RWA)進(jìn)行硬件在環(huán)仿真測(cè)試成功案例第9頁(yè)/共28頁(yè)以軟件為核心的系統(tǒng)為您帶來(lái)…更高的靈活性更低的總成本縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間易于升級(jí)維護(hù)更小的物理體積更長(zhǎng)的系統(tǒng)壽命以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)架構(gòu)第10頁(yè)/共28頁(yè)支持多種總線的混合總線系統(tǒng)PXI/PXIExpress

作為混合系統(tǒng)的核心從/idnet下載超過(guò)8000個(gè)儀器驅(qū)動(dòng)程序GPIBUSBLAN/LXIVXI第11頁(yè)/共28頁(yè)支持多種總線的混合總線系統(tǒng)軟件通過(guò)軟件整合混合總線應(yīng)用，降低復(fù)雜性PXI具有高吞吐量、低延時(shí)的PXI是理想的混合測(cè)試系統(tǒng)的核心445.5mmx177mmx434.8mm1個(gè)嵌入式PC1個(gè)定時(shí)控制設(shè)備1個(gè)100MS/s,14-bit的數(shù)字化儀(2通道)1個(gè)7?位的DMM1個(gè)100MHz的數(shù)字測(cè)試設(shè)備2個(gè)100MS/s,16-bit的任意波形發(fā)生器(共4通道)1個(gè)大電流通用繼電器開(kāi)關(guān)1個(gè)500MHz多路復(fù)用器矩陣1個(gè)Ultra2SCSI接口1個(gè)1MS/s,12-bit模擬輸出(8通道)1個(gè)GPIB控制器和千兆以太網(wǎng)接口2個(gè)聲音和振動(dòng)分析設(shè)備(共16通道)1個(gè)2.7GHz的RF下變頻器1個(gè)IF數(shù)字化儀1個(gè)空的槽用于擴(kuò)展基于GPIB/USB/LXI/串行總線以及用于VXI的MXI總線整合傳統(tǒng)儀器第12頁(yè)/共28頁(yè)延伸:自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域最新發(fā)展趨勢(shì)軟件定義的模塊化儀器系統(tǒng)多核技術(shù)下的并行測(cè)試基于FPGA的自定義儀器設(shè)計(jì)基于軟件無(wú)線電的射頻測(cè)試實(shí)時(shí)測(cè)試融合最新商業(yè)技術(shù)，開(kāi)辟新興行業(yè)應(yīng)用第13頁(yè)/共28頁(yè)實(shí)時(shí)測(cè)試的概念將實(shí)時(shí)環(huán)境作為測(cè)試系統(tǒng)的一部分，以提升系統(tǒng)的性能和可靠性第14頁(yè)/共28頁(yè)閉環(huán)系統(tǒng)中的硬件在環(huán)(HIL)仿真引擎閉環(huán)系統(tǒng)在將控制器投入到實(shí)際系統(tǒng)前,先通過(guò)一個(gè)能夠模擬受控對(duì)象行為的仿真系統(tǒng)來(lái)驗(yàn)證控制器。控制器引擎模型期望響應(yīng)控制信號(hào)實(shí)際響應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試序列數(shù)據(jù)記錄/分析外部擾動(dòng)第15頁(yè)/共28頁(yè)硬件在環(huán)(HIL)仿真測(cè)試的應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用于基于模型的控制器設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的如下情況：需要測(cè)試極端工況短路等系統(tǒng)故障受控對(duì)象造價(jià)高，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)太大無(wú)人駕駛系統(tǒng)希望縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本受控對(duì)象的生產(chǎn)設(shè)計(jì)與控制器開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行第16頁(yè)/共28頁(yè)如何構(gòu)建一個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)?基本硬件需求第17頁(yè)/共28頁(yè)基于PXI的豐富I/O接口模塊通用I/OFPGA-basedI/O模塊化儀器I/ORFI/O總線接口故障注入單元圖像采集運(yùn)動(dòng)控制第18頁(yè)/共28頁(yè)如何構(gòu)建一個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)故障注入故障注入模塊(FIU)不是必須的主要用于仿真控制器與模型之間的硬件信號(hào)錯(cuò)誤第19頁(yè)/共28頁(yè)如何構(gòu)建一個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)帶有FPGA的I/O模塊FPGA傳感器仿真特殊信號(hào)仿真特殊協(xié)議接口第20頁(yè)/共28頁(yè)如何構(gòu)建一個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)分布式仿真系統(tǒng)第21頁(yè)/共28頁(yè)如何構(gòu)建一個(gè)HIL測(cè)試系統(tǒng)軟件產(chǎn)生實(shí)時(shí)激勵(lì)數(shù)據(jù)記錄Single-PointI/O計(jì)算通道模型的確定性執(zhí)行運(yùn)行時(shí)可編輯的用戶界面用戶權(quán)限管理多機(jī)箱同步實(shí)時(shí)測(cè)試與仿真軟件第22頁(yè)/共28頁(yè)系統(tǒng)管理器配置實(shí)時(shí)設(shè)置激勵(lì)/數(shù)據(jù)記錄用戶界面硬件I/O控制器模型計(jì)算

報(bào)警

…可實(shí)時(shí)編輯基于表格/步驟的激勵(lì)模式編輯器第23頁(yè)/共28頁(yè)利用NIVeriStand的開(kāi)放性進(jìn)一步增強(qiáng)功能通過(guò)NILabVIEW自定義NIVeriStand的用戶界面通過(guò)LabVIEWFPGA模塊自定義板載FPGA功能結(jié)合NITestStand進(jìn)行測(cè)試管理結(jié)合NIDIAdem進(jìn)行數(shù)據(jù)管理可調(diào)用多種環(huán)境下建立的模型可導(dǎo)入使用Python編輯的激勵(lì)序列第24頁(yè)/共28頁(yè)液壓控制系統(tǒng)HIL測(cè)試“Theout-of-the-boxcapabilitiesofNIVeriStandmadeitpracticalforustodevelopanHILtestsystem,reducingourtotaltestingcostbymorethan$800,000.” –GregSussman,CLA,ProcessAutomation 第25頁(yè)/共28頁(yè)車身控制系統(tǒng)測(cè)試測(cè)試“Thereal-timestimulusprofiletoolsworkthewaythatatestengineerthinksanddoesnotrequire

knowledgeofadditionalprogramminglanguagestoutilizethem.Withthiscapability,ourengineersareabletofocusontheirjobs–identifyingpotentialmodulefailures–whichultimatelyresultsinmoreissuesidentifiedandresolved.”–JasonBauman,Lear