Комплекс
полунатурного моделирования
Программно-аппаратные решения для проектирования и систематических испытаний встраиваемых систем управления в режиме жесткого реального времени
РИТМ
Мотивация использования
Сложность разрабатываемых систем растет в геометрической прогрессии, что приводит к увеличивающимся требованиям по испытанию систем. Проводить натурные испытания необходимо, но крайне дорого, поэтому разработчики авиационной техники и вооружений сокращают объем натурных и летных испытаний за счет математического и полунатурного моделирования (ММ и ПНМ соответственно).

Промышленность ожидает следующее соотношение между типами испытаний:
  • Снижение доли натурных и летных испытаний с 85% до 50%
  • Увеличение доли испытаний на стендах ММ с 5% до 20%
  • Увеличение доли испытаний на стендах ПНМ с 10% до 30%

КПМ РИТМ – это отечественное серийное решение, которое призвано освободить ресурсы компаний, и вместо построения стендов сфокусироваться непосредственно на проектировании систем. Это достигается за счет масштабируемой, легко настраиваемой, реконфигурируемой платформы, в которую входят универсальные аппаратные и унифицированные программные средства для ММ и ПНМ.

Введение в тестирование в реальном времени
Комплекс полунатурного моделирования
При организации математического моделирования систем функциональные модели подсистем запускаются на нескольких ПК, которые связаны друг с другом по сети ethernet. Такое моделирование позволяет увидеть взаимное влияние и обмен информацией между подсистемами в первом приближении. Однако, при такой организации тестирования не учитываются задержки или эффекты квантования при передаче сигналов через физические интерфейсы. Более того, операционные системы общего назначения вносят задержки и управляют временем просчета модели по своим приоритетам.

Это приводит к тому, что темп расчета модели не соответствует темпу работы реального объекта управления, блока управления или исполнительных механизмов.
Презентация полунатурных стендов
Наша презентация полунатурных стендов на крупнейшей инженерной конференции по модельно-ориентированному проектированию
Как это работает?
1
Математическая модель
Убеждаемся, что модель работает верно на ПК и подготавливаем ее для запуска на КПМ РИТМ с помощью пошаговой инструкции.
2
Интерфейсы
Добавляем в модель блоки драйверов из библиотеки для передачи/захвата сигналов по интересующим интерфейсам.
3
Реальное время
Компилируем модель в приложение и запускаем на ОСРВ в режиме жесткого реального времени.
Технические особенности
КПМ РИТМ поддерживает различные интерфейсы для
общения с внешним миром, взаимодействие с которыми
для пользователя выглядит как добавление блока работы с соответствующей периферией в модель и настройку его параметров.
Базовые интерфейсы
  • ЦАП и АЦП
  • Цифровые входы/выходы
  • Генерация и захват ШИМ
  • Квадратурный энкодер/декодер
Специализированные интерфейсы
  • SPI и I2C
  • Автомобильные протоколы
  • MIL-STD-1553
  • ARINC 429
  • RS-232/422/485
  • Fibre Channel
  • ПЛИС
  • Spacewire
  • Ethernet
  • ...добавим любой нужный вам интерфей
    Удобные инструменты для разработчика
    • Доступ к параметрам модели во время исполнения в реальном времени как в ручном, так и в автоматизированном режиме из скриптов
    • Регистрация выбранных сигналов на встроенный накопитель или на хост-систему для последующего анализа
    • Вывод сигналов в виде осциллографа на подключенный монитор для визуального контроля
    • Создание инструментальных панелей для удобного управления стендом
    • Автоматизация регрессионного тестирования для запуска тестов в нерабочее время
    • Распараллеливание счета на многоядерном CPU
    • Профилирование модели и кода
    • Подключение исходных кодов на языке С или Fortran в модель
    • Возможность объединения нескольких КПМ РИТМ в единую систему
    • Различные варианты исполнения: «Производительный» и «Мобильный»
    Каждый стенд конфигурируется
    под ваши нужды


    Мы учитываем необходимое количество и скорость работы интерфейсов,
    сложность ваших математических моделей и условия эксплуатации
    Варианты исполнения стендов
    • ЦПУ: 3.4 ГГц
    • ОЗУ: 16 Гб
    • Eth: 2 шт
    • Габариты:
      235x153x222
    • ЦПУ: 3.4 ГГц
    • ОЗУ: 4 Гб
    • Eth: 2 шт
    • Габариты:
      482x177x450 (4U)
    • ЦПУ: 3.7 ГГц
    • ОЗУ: 16 Гб
    • Eth: 2 шт
    • Габариты:
      482x177x450 (4U)
    • ЦПУ: 2.9 ГГц
    • ОЗУ: 16 Гб
    • Eth: 2 шт
    • Габариты:
      482x177x450 (4U)
    Конфигурация настраивается под заказчика
    РИТМ «Стенд»
    Поддерживаемые интерфейсы
    ЦАП и АЦП
    Гибко настраиваемые аналоговые выходы и аналоговые выходы
    Цифровые входы и выходы
    Цифровые входы и выходы, дискретные сигналы
    Автомобильные протоколы
    Поддержка промышленных и автомобильных протоколов: CAN, LIN, FLexRay, SENT, XCP, J1939 и CANOpen
    MIL-STD-1553
    Мультиплексный канал (МКИО) с поддержкой полного перечня форматов и команд по ГОСТ 26765.52-87
    ARINC 429
    Подключение к последовательному интерфейсу и дискретным каналам по
    ГОСТ 18977-79
    Шина SPI
    Последовательный периферийный интерфейс с поддержкой режимов Master и Slave
    Шина I²C
    Шина I2C (IIC) с поддержкой режимов работы Master и Slave
    Fibre Channel
    Подключение во высокоскоростному оптическому каналу и поддержка режима DMA
    Генерация и захват ШИМ
    Генерация и захват высокоскоростного ШИМ
    Квадратурный энкодер/декодер
    Прием и эмуляция сигналов датчика угла поворота
    Последовательный порт
    Передача и прием данных по интерфейсам RS-232/422/485
    LVDT/БСКТ
    Эмуляция и захват сигналов датчика линейного перемещения или бесконтактного вращающегося трансформатора
    IEC 61850
    Интерфейсы для цифровой подстанции с поддержкой:
    • SV
    • GOOSE
    • IEEE 1588 PTP
    • PRP
    • C.37
    ПЛИС
    Разработка специализированных цифровых интерфейсов на базе ПЛИС с возможностью автоматической генерации HDL кода
    Spacewire
    Поддержка телекоммуникационной сети для космических аппаратов
    Ethernet
    Поддержка Raw Ethernet, TCP/IP, UDP
    Промышленные интерфейсы
    Коммуникационнные протоколы Modbus и EtherCAT
    Любой необходимый вам интерфейс появится быстрее, чем вы подпишете договор на закупку этого стенда
    Сценарий 1: RCP
    Быстрое прототипирование алгоритмов управления в реальном времени
    Постановка задачи
    Необходимо протестировать придуманный алгоритм управления, когда он написан на «бумаге» или в виде модели, но не перенесен на электронный блок управления по причине недоступности самого вычислителя или долгих итераций при реализации алгоритма на вычислителе программистами.

    Решение
    Необходимо произвести подключение КПМ РИТМ к испытываемой системе вместо электронного блока управления, который недоступен, и произвести запуск модели алгоритма управления в режиме жесткого реального времени буквально по нажатию одной кнопки. Таким образом можно убедиться, что выбранный алгоритм управления работает корректно, если же нет, то производится коррекция и повторный запуск модели.

    Такой подход позволяет проводить быстрые итерации при разработке алгоритмов управления в реальном окружении, не обладая профессиональными навыками программиста.
    Сценарий 2: HIL
    Испытание блоков управления, бортовых вычислителей и контроллеров на полунатурных моделях
    Постановка задачи
    Необходимо провести испытания готового блока управления, однако этот процесс может быть очень дорог, требовать специальных и труднодостижимых условий, а также быть небезопасным для здоровья людей или сохранности испытываемого изделия.

    Решение
    Необходимо подключить разработанный блок управления к КПМ РИТМ, на котором запущена математическая модель объекта управления или окружения в режиме жесткого реального времени. Такой подход позволяет проводить систематические комплексные испытания в любых режимах эксплуатации без риска нанесения вреда изделию или испытателям в лабораторных условиях.

    К такому стенду можно подключать реальные устройства, которые уже доступны, или постепенно заменять математические модели реальными компонентами, входящими в состав изделия.
    Проконсультируйтесь
    со специалистом
    Мы проводим пусконаладку стенда на вашей территории, обучаем специалистов работе с оборудованием и помогаем адаптировать модели к запуску в реальном времени