快速控制原型RCP与硬件在环仿真HIL该如何区分呢？

控制器软件开发的V流程中，有两个需要通过实时仿真完成的重要环节，即快速控制原型（RCP）与硬件在环仿真（HIL）。

我相信有很多朋友都对这两个概念早有耳闻，但是它们真正的作用是什么呢？在现实中，我们又该如何区分RCP和HIL呢？ 接下来的时间里，本文就将参考Speedgoat实时仿真方案，彻底解开您的疑惑！

知识点1：什么是快速控制原型？

快速控制原型（Rapid Control Prototyping，简称RCP），话不多说，咱们先看公式：

RCP=假的控制器+真的被控对象

在控制器开发中，如果我们使用实时仿真机运行Simulink算法，控制实际的物理对象（如开关，电机，阀门等）。此时，我们的Speedgoat实时仿真机，就已经成了一个便捷的原型控制器。

凭借这个原型控制器，软件工程师可以在很短的时间内，完成算法的功能验证，故得名为快速控制原型。 在传统的控制器开发流程中，算法的进一步验证，需要工程师自己去开发一套硬件，并且自行编写调用硬件资源的代码，然后把控制算法部署到硬件里。而且，在后续测试中，一旦发现问题，就可能要把上面的步骤重来一遍！

 

这种方法，别说开发者了，我猜屏幕前的朋友们看着都觉得繁琐。更何况，这些冗长的步骤，还给我们的潜在用户，带来了更加冗长的账单。

对于这些用户，他们有一个强烈的需求，就是：有人能给他们提供一个成熟的、无bug的硬件，同时给他们提供这个硬件的底层（一般是Simulink驱动模块），让他们能够直接将应用层算法下载到这个硬件中，使得他们可以直接用这个硬件去控制被控对象，在实时的环境中验证应用层算法。    

So，快速控制原型（RCP）应运而生！

它最大的意义就在于，帮助用户快速地构建一个原型控制器，这个原型控制器可以跟真实被控对象相连，在实时环境下验证用户的应用层算法。

知识点2：什么是硬件在环仿真？

硬件在环仿真（Hardware-in-loop，简称HIL），同样的，咱们先看公式：

HIL=真的控制器+假的被控对象

没错，RCP和HIL这两个听上去感觉很像的概念，其实是完全相反的！硬件在环仿真（HIL）时，运行在实时机中的Simulink被控对象模型（模拟被控对象），受真实控制器的控制，以此对控制器进行测试。    

硬件在环仿真（HIL）可以适用于几乎所有嵌入式控制器的功能测试和验证，在电力电子、工业自动化、汽车控制等领域都得到了普遍应用。 比如在实车测试之前，预先通过HIL对控制器做一个全面的功能测试，提前暴露和解决控制器的bug，大幅度减少实车测试的时间、人力和资金成本。

高性能实时目标机

硬件在环仿真（HIL）的核心就在于实时仿真机。一般而言，被控对象模型比控制算法模型复杂，所以要求运行HIL的实时仿真机，算力更强，CPU配置更高。 要易于将Simulink模型编译、下载到实时仿真机中，具备灵活且丰富的IO和通讯接口，能够满足不同应用的需求（一般还需要搭配额外的拓展板卡）。

配置	规格
CPU	Intel Xeon 6核4.0GHz CPU
实时操作系统	Simulink Real-Time
MATLAB版本支持	R2021a及以后版本
内存	8GB RAM
存储空间	120GB SSD
视频接口	1 x HDMI和1 x DisplayPort
上位机接口Ethernet	1路千兆以太网端口，用于与上位机的通讯
千兆网口	1路千兆以太网端口，支持EtherCAT Master，real-time UDP，TCP/IP以及XCP Master协议
串行接口	2路RS232端口，最高支持波特率115kbps
机箱外壳	4U 19寸铝合金外壳
供电	AC 100-240V, 50/60 Hz

一种典型配置

在实际的使用中，仿真主机一般要搭配其他的设备，形成一套完整的HIL测试设备，根据设备的形态，又可分为两类：桌面式和机柜式。

① 桌面式

这种布置形式常见于各大高校和小型企业，这类用户对硬件在环仿真（HIL）设备的需求相对简单，附加设备较少，可以直接置于桌面使用。

 

②机柜式

机柜式硬件在环仿真（HIL）设备是大中型企业的首选，这类用户的标准更为严格，需求也更加复杂，这就需要更多额外的设备。 但桌面的容量毕竟是有限的，为此，我们会把所有的设备，都集成到一个大机柜中，以便于使用和维护。

知识点3：Speedgoat实时仿真方案

Speedgoat公司由MathWorks前员工于2006年成立，总部位于瑞士首都伯尔尼，致力于提供专门针对MATLAB/Simulink环境的实时系统。  

Speedgoat实时目标机是MATLAB/Siumlink的官方仿真平台，无缝兼容Simulink，显著的优势之一是All in Simulink，从建模、离线仿真、到实时仿真、调参监控，均可在Simulink环境完成。 

审核编辑：刘清