La simulation Hardware-in-the-loop (HIL)

La simulation Hardware-in-the-loop (traduisible par « matériel dans la boucle ») est une méthode de simulation caractérisée par l’association de véritables composants, connectés à une partie temps-réel simulée.

Habituellement, les systèmes de contrôles matériel et logiciel sont identiques à ceux retenus pour la production en série.

Le processus à contrôler (actionneurs, système physique, et ses capteurs) peut être composé soit d’éléments simulés, soit d’éléments réels ( cf illustration plus bas). En général, un mixe des deux est réalisé.

Fréquemment, les actionneurs sont réels, et le système physique ainsi que les capteurs sont simulés. Cela s’explique par le fait que les actionneurs et système de contrôle font, la plus part du temps, partie du même sous-ensemble, ou bien, que les actionneurs sont difficilement « modélisables » précisément et « simulable » en temps-réél.

Pour des raisons évidentes, l’utilisation de véritables capteurs dans un système simulé peut demander de considérables efforts de réalisations. L’entrée physique du capteur (déplacement, vitesse, température, pression etc.) doit être alors générée artificiellement. Ce qui est effectivement peu commode.

Un simulateur de conduite 8 axes (développé par OKTAL pour la Chine) inclus des réels instruments de bords d'une Mégane 3 dans la boucle de simulation.

Un simulateur de conduite 8 axes (développé par OKTAL pour la Chine) inclut de réels instruments de bord d'une voiture dans la boucle de simulation.

Les avantages offerts par la simulation Hardware-in-the-loop sont multiples :
– La conception et les tests du système de contrôle peuvent être faits sans le système réel (le travail peut s’effectuer en « labo »).
– Les conditions d’essais sur système de contrôle matériel peuvent être poussées à l’extrême (exemple : haute/basse température, fortes accélérations et choques mécaniques, compatibilité électromagnétique).
– Il est possible d’effectuer des essais sur les effets de défauts et pannes des actionneurs, capteurs et ordinateurs sur l’ensemble du système
– Opérations et essais en conditions extrêmes et dangereuses
– Expériences reproductibles et répétables à souhait.
– Opérations facilitées avec différentes interfaces hommes-machines (conception de cockpit et formation des opérateurs).
– Économie de temps et d’argents dans le processus de développement.

Simulation tems-réél : structures hybrides.  (a) Hardware-in-the-loop simulation. (b) Control prototyping

Simulation tems-réél : structures hybrides. (a) Hardware-in-the-loop simulation. (b) Control prototyping

Sources :

Mechatronic Design Approach, Rolf Isermann, Darmstadt University of Technology

La société française de simulation de conduite OKTAL www.scanersimulation.com (driving simulator)



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