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.

Запрос буклета
Введение в тестирование в реальном времени
Комплекс полунатурного моделирования
Что такое математическое моделирование систем?
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.
Каким образом покрываются эти недостатки?

Для решения этих сложностей используются специализированные ПК с физическими интерфейсами (цифровые и аналоговые входы и выходы, MIL-STD-1553, ARINC 429, CAN, RS-485, SPI, I2C и т.д.) и операционной системой реального времени (ОСРВ), которая гарантирует завершение счета математической модели в заданное время с передачей информации в другие подсистемы по физическим интерфейсам.
Такой тип моделирования и называется полунатурным, и такое тестирование организуется на платформе КПМ РИТМ.
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.

Вебинар

Российские комплексы РИТМ для полунатурного моделирования и прототипирования встраиваемых систем

На вебинаре вы узнаете, как сократить временные и финансовые издержки при испытании встраиваемых систем управления с помощью технологии моделирования в реальном 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 интерфейс
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 "Возимый"
Каждый стенд конфигурируется под
ваши нужды

Мы учитываем необходимое количество и скорость работы интерфейсов, сложность ваших математических моделей и
условия эксплуатации.

Варианты исполнения стендов

РИТМ «Мобильный»
  • ЦПУ: 2.8 ГГц
  • ОЗУ: 4 Гб
  • Eth: 3 шт
  • Габариты: 150x200x225
РИТМ «Стандартный»
ЦПУ: 3.3 ГГц
ОЗУ: 4 Гб
Eth: 2 шт
Габариты: 482x177x450 (4U)

РИТМ «Производительный»
ЦПУ: 4.2 ГГц
ОЗУ: 4 Гб
Eth: 2 шт
Габариты: 482x177x450 (4U)
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
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 и IEEE 1588 PTP
ПЛИС
Разработка специализированных цифровых интерфейсов на базе ПЛИС с возможностью автоматической генерации HDL кода
Spacewire
Поддержка телекоммуникационной сети для космических аппаратов
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.

Мы проводим пусконаладку стенда на вашей территории, обучаем специалистов работе с оборудованием и помогаем адаптировать модели к запуску в реальном времени