CN107533575A - 用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法 - Google Patents

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CN107533575A CN201680024712.4A CN201680024712A CN107533575A CN 107533575 A CN107533575 A CN 107533575A CN 201680024712 A CN201680024712 A CN 201680024712A CN 107533575 A CN107533575 A CN 107533575A
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B.菲舍尔
G.弗赖塔格
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Abstract

本发明基本上涉及一种用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法，其中在V模型的右分枝的阶段，使用由真实的产品和实时地模拟的虚拟特性模型构成的组合，其中开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”分别具有环境模型、可重复使用的多物理模型以及软件，而开发等级“HIL”除了环境模型之外还具有用于模拟产品的硬件的只是虚拟地存在的部分的剩余物理单元。经此，能够实现对在不同层面上的组件的时间上并行而空间上分散的集成和相对应的测试、即V模型的右分枝，所述相对应的测试可以尽可能在系统开发者侧进行。这样，即使还不存在所有子系统，针对系统层面的控制和调节功能以及线程例如可能早已被开发。不需要在其上事先调试新线程的并行设备。

Description

用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法
技术领域
对于在总系统层面上开发复杂的功能来说，需要了解所有子系统的性能。在复杂的功能的情况下指的是如下功能，所述功能访问不同的子系统的信息，并且将控制指令输出给不同的子系统。因此，通常在完善的总系统上进行对这些功能的生效。但是，为此需要总系统的可支配性。为了使子系统生效，必须存在用于子系统本身的输入矢量。这也以了解在总系统中参与的子系统的相应的性能为前提。
背景技术
到目前为止，在模型驱动地开发近似硬件的软件的情况下，设计用于控制/调节的模型以及线程（Strecke），并且将相对应的控制代码加载到目标系统上。这种开发典型地具有开发等级“MIL”或“model in the loop（在循环中的模型）”、“SIL”或“Software in theloop（在循环中的软件）”、“VPIL”或“Virtual platform in the loop（在循环中的虚拟平台）”（即在虚拟硬件上运行并且模拟目标系统的软件）和“HIL”或“hardware in the loop（在循环中的硬件）”（即在信息/通信技术硬件上运行并且操控现存的原型的软件）。
作为开发模型，所提到的V模型是如今用于IT系统的开发标准，并且大多是跨学科系统开发的基础。在V模型的左分枝上进行对系统直至组件的分析和设计的进一步具体化，并且在结尾进行软件的实施和原型的制造。而接着在V模型的右分枝上，从组件层面出发直至系统层面，进行其它集成步骤以及其它测试，直至最后对总系统的验收测试。
对复杂的硬件/软件的开发越来越多地是跨学科任务，所述跨学科任务必须将机械电子学、电子学和软件共同聚集成功能单元。这是缓慢、昂贵的，并且使各个学科彼此相关。只有当总系统可支配时，组件才大多数能被测试。对于原型来说伴随有相对应高的成本。在此，纯软件模型碰到极限，因为所述纯软件模型从来没有将现实描绘到100%。
发明内容
现在，本发明所基于的任务在于：说明一种用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法，使得可以尽可能避免上面提到的缺点，并且可以更快、更分散、更可靠并且更系统化地来执行开发。
按照本发明通过专利权利要求1的特征来解决该任务。其它的权利要求涉及本发明的优选的设计方案。
本发明基本上涉及一种用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法，其中在V模型的右分枝的阶段，使用由真实的产品和实时地模拟的虚拟特性模型构成的组合，其中开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”分别具有环境模型、可重复使用的多物理模型以及软件，并且开发等级“HIL”除了环境模型之外还具有用于模拟产品的硬件的只是虚拟地存在的部分的剩余物理单元。由此，能够实现对在不同层面上的组件的时间上并行而空间上分散的集成和相对应的测试、即V模型的右分枝，所述相对应的测试可以尽可能在系统开发者侧进行。这样，尽管还并不存在所有的分系统（Subsystem），针对总系统层面的进程（Prozesse）或者控制和调节功能例如可能早已被开发。不需要在其上事先调试新进程的并行设备。
在所述总系统的真实的环境下进行真实的总系统的测试之前，安全关键的系统例如可以整体上在实验室中被测试。按照本发明的一些重要的组件（诸如由对开发等级“HIL”的模拟和自动系统测试构成的实时多物理模型）有利地可重复使用。
附图说明
随后，本发明依据在附图中所示出的实施例进一步予以阐述。在此：
图1示出了用于阐述按照本发明的方法的一览图，以及
图2示出了用于以在HIL程度上的电动车驱动系统为例来阐述按照本发明的方法的一览图，
图3示出了用于进一步阐述图2的示例的图示。
具体实施方式
图1示出了用于阐述以开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”（所述开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”具有环境模型U、可重复使用的多物理模型MP和软件模型SM或软件）以及开发等级“HIL”（所述开发等级“HIL”除了环境模型U之外还具有剩余物理单元RP，用于实时模拟产品的硬件的只是虚拟地存在的部分V）的按照本发明的方法的一览图。虚拟存在的部分V与真实存在的组件一起补充成相应的总系统或总产品。
利用其激励子系统或分系统的测试矢量由对子系统的测量动态地产生，所述测量是可支配的。通过模拟动态地产生不可支配的子系统。两种情况同时实时发生。总系统的周围环境同样被模拟。借此，动态地并且根据情境地产生总系统的输入和输出参量。在此产生的信息被提供给所有子系统。
因此，对接近硬件的软件的模型驱动的开发因此被扩展到“剩余产品”和系统周围环境上，其中软件、“剩余产品”和系统环境分别被描述为特性模型。在开发等级“HIL”中，类似于在“增强现实”的情况下虚拟世界与真实世界相混合。不存在的硬件或其特性不能被显示的硬件被建模为实时模型，并且控制/调节与现存的硬件的接口。借此造成了“剩余产品”对于软件来说显得完全存在。
现在，本发明以具有轮毂驱动的电动汽车为例进一步予以阐述，但是并不限于此。
为此，图2示出了在“HIL”程度上的电动车驱动系统的一览图，其中这里存在子组件SK，诸如ESP传感器和组件，诸如驱动装置、制动装置、转向装置和控制设备作为真实产品R，而且在开发等级HIL中，借助于环境模型U和剩余物理单元RP对只是虚拟地存在的部分V实时地进行模拟，使得例如在V模型的相应的阶段中，对总系统电动车的反应能通过虚拟的车辆驾驶舱接近现实地显示。
例如，只在实验台上构造驱动支路作为现有的硬件。这里，例如在车辆实验台上测量车轮转速和转矩。横向动力学由经模拟的系统特性来计算，并且利用这些信息来模拟加速度传感器。由所测量的纵向动力学和以模拟方式计算的横向动力学来确定车辆的位置和处境并且借此又确定车辆的底座的摩擦系数。
不存在的硬件或其特性不能被显示的硬件（即例如结构、底盘和/或转向装置）被建模为实时模型，并且控制/调节与现有的硬件的接口、即例如这里与驱动支路的接口。以这种方式，对于软件来说看上去好像“剩余产品”会真实存在。
系统测试、例如所谓的“躲避实验（Elchtest）”自动地生成对组件驱动支路的操控。由此，例如节约了用于组件驱动支路的测试情况生成。此外，还节约了单独的数据记录，因为数据日志（Datenlogging）通过总系统模型来进行。
在驾驶员走到测试路段之前，安全关键的系统，诸如驱动装置、制动装置和转向装置可以用实验室中的所有车辆软件来测试。
系统模拟可以利用标准程序（诸如LMS或MATLAB）实时地进行，并且这里例如用于对驱动技术进行建模/操控。
图3示出了用于进一步阐述图2的示例的图示，其中这里示出了由分系统构造并且划分等级地结构化的实时地模拟的虚拟总系统GS，所述虚拟总系统GS通过行驶机动动作在系统测试中借助于动态模拟DS并且通过环境的按情境的模拟SS来激励。在此，虚拟分系统可以通过现有的组件（诸如这里驱动系统AS）来替换，其中通过界面11、12，子系统试样AR（这里以真实存在的驱动系统的形式）经由负载机LM来加负荷，所述负载机LM就用于驱动系统的总系统而言产生相对应的负荷。最后，不仅进行对总系统GS的数据的记录A而且进行对子系统试样AR（即例如这里真实驱动系统）的数据的记录A。
通过本发明，能够实现对在不同层面上的组件的时间上并行而空间上分散的集成和相对应的测试、即V模型的右分枝，其可以尽可能只在系统开发者侧进行。尽管还不存在所有的分系统，针对总系统层面的控制和调节功能以及进程可能早已被开发。不需要在其上事先调试新进程的并行设备。
在所述总系统的真实的环境下进行真实的总系统的测试之前，安全关键的系统例如可以整体上在实验室中测试。按照本发明的开发方法一些重要的组件（诸如由对“HIL”的模拟和自动系统测试构成的实时多物理模型）有利地可重复使用。
本发明可以容易地集成到CAx工具中。用于相对应的系统模型或实时系统模型的“应用商店”同样是有利的。
本发明能被转用到其它领域，而且除了所述系统之外，控制技术（Leitechnik）还能被应用到传统的产品开发和解决方案业务的领域上。

Claims (2)

1.一种用于计算机辅助地开发由子系统（AS、NS）组成的总系统（GS）的方法，
其中，由对所有可支配的子系统（AS、AR）的测量（I1、I2、LM）动态地实时地产生用于对子系统进行激励的测试矢量；
其中，通过模拟动态地实时地产生不可支配的子系统（NS）；和
其中，所述总系统（GS）的周围环境（U）同样被模拟（DS、SS），其中所述总系统的输入和输出参量动态地（DS）并且按情境地（SS）产生并且被提供给所有子系统（NS、AS）。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，至少在V模型的右分枝的各个开发阶段，分别使用由真实产品和实时地模拟的虚拟特性模型构成的组合，
其中，存在开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”和“HIL”，其中所述开发等级“MIL”、“SIL”、“VPIL”分别具有环境模型（U）、可重复使用的多物理模型（MP）和软件，并且所述开发等级“HIL”除了所述环境模型（U）之外还具有用于模拟产品的仅虚拟地存在的部分（V）的剩余物理单元（RP）。
CN201680024712.4A 2015-04-29 2016-04-15 用于计算机辅助地开发由子系统组成的总系统的方法 Pending CN107533575A (zh)

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