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！
Speedgoat Baseline快速控制原型
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。
详见如下:
https://ww2.mathworks.cn/products/simulink-real-time.html
上海熠速信息技术有限公司（简称“熠速”），2017年3月成立于中国上海，是一家持续和快速成长的高新技术企业（2022年底获得国家“高新技术企业”证书）。
作为Speedgoat在中国的独家代理，熠速围绕嵌入式系统开发和测试，为用户提供硬件在环仿真系统(HIL)、快速控制原型（RCP）、电机控制算法开发、嵌入式数据库等覆盖各类控制器的解决方案。
汽车行业
控制器 | 快速控制原型（RCP） 解决方案 | 硬件在环仿真（HIL） 解决方案 |
电池控制器（BMS） 整车控制器（VCU） | √ | √ |
车载充电机（OBC） 车载DCDC变换器 高压配电盒（PDU） | √ | √ |
车身控制器（BCM） 热管理控制器（TMS） 底盘控制器（悬架、 制动、转向） 智能驾驶控制器（ADAS） | √ | √ |
电机控制器（MCU） 支持的电机类型: 永磁同步电机 发电机 感应电机 异步电机 交流感应电机 双馈异步风力发电机 直线感应电机 直线永磁同步电机 无刷直流电机 双绕组永磁同步电机 6相PMSM | √ | √ |
电力电子/光伏/风电/储能行业
控制器 | 快速控制原型（RCP） 解决方案 | 硬件在环仿真（HIL） 解决方案 |
电力电子变压器/固态变压器（PET/SST） | √ | √ |
模块化多电平变流器（MMC） | √ | √ |
高压级联SVG，高压级联变频器 | √ | √ |
电能质量：无功补偿，有源滤波 | √ | √ |
电源：PFC，正激，反激，半桥，全桥，LLC | √ | √ |
变频器：不控整流，四象限整流，逆变器 | √ | √ |
光伏逆变器：集中式，组串式，微型逆变器，多机并联 | √ | √ |
风电变流器：双馈、永磁直驱 | √ | √ |
储能变流器（PCS）：单相HERIC，三相三电平，BOOST | √ | √ |
电池管理系统（BMS） 能量管理系统（EMS） | √ | √ |
航空航天/军工/国防
控制器 | 快速控制原型（RCP） 解决方案 | 硬件在环仿真（HIL） 解决方案 |
飞控系统 | √ | √ |
液压综合管理系统 | √ | √ |
防滑刹车控制系统 | √ | √ |
制导导弹组合导航控制系统 | √ | √ |
卫星姿态控制系统 | √ | √ |
柴油发动机综合电控系统 | √ | √ |
综合电力推进系统 | √ | √ |
混动装甲车辆电传动系统 | √ | √ |
水下航行器航行控制系统 | √ | √ |
轨道交通
控制器 | 快速控制原型（RCP） 解决方案 | 硬件在环仿真（HIL） 解决方案 |
逆变控制：感应电机 | √ | √ |
逆变控制：永磁电机 | √ | √ |
四象限控制 | √ | √ |
辅助变流器控制 | √ | √ |
充电机 | √ | √ |
黏着控制 | √ | √ |
电力电子变压器（PET） | √ | √ |
目前熠速在北京、成都、广州、深圳都设有分公司，服务当地片区客户。熠速坚持“以客户为中心、为客户创造价值”的宗旨，第一时间为您提供优质且专业的服务！
上海熠速信息技术有限公司
地址：上海市松江区九亭镇九新公路877号临港卓越科技园2号楼4层
电话：021-64886750
电子邮件：info@yisuworld.com
网址：www.yisuworld.com
