Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
-
Upload
national-instruments-italy -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
1/33
Matteo FoiniTechnical Marketing Engineer
National Instruments Italy
Semplifica il Processo di
Progettazione con NuoviStrumenti Grafici e Testuali
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
2/33
Graphical System Design
Interactive Design
Control design
Dynamic system simulation
Digital filter design
Advanced mathematics
Deployable Targets
Rugged deployment platforms
Distributed networking
Human machine interfaces
Custom Designs
Tight I/O Integration
I/O modules and drivers
COTS FPGA hardware
VHDL and C code integration
Design validation tools
DESIGN PROTOTYPE DEPLOY
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
3/33
Modeling and Design
Modeling and design produce controller and plant models
Kc
Controller
Kp
Plant
Error
Control
Output FeedbackSetpoint
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
4/33
Kc
Controller
Kp
Plant
Error
Control
Output FeedbackSetpoint
Rapid Control Prototyping (RCP)
Creating a functional prototype of the controller
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
5/33
Kc
Controller
Kp
Plant
Error
Control
Output FeedbackSetpoint
Targeting Production Controller
Download control algorithm to production embedded target
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
6/33
Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation
Kc
Controller
Error
Control
Output FeedbackSetpoint
Testing production controller with simulated plant
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
7/33
System Testing
Kc
Controller
Kp
Plant
Error
Control
Output FeedbackSetpoint
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
8/33
Modeling and design- Iterative process
- Models and design space are complex
- Prototypes not readily available at start of process
- Model tuning required based on empirical data
Rapid control prototyping and HIL
- Hardware platforms are typically high cost and inflexible
- Significant development required to move from offline
simulation to real-time implementation
Todays Challenges
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
9/33
LabVIEW Development Environment
Control Design & Simulation Module System ID Toolkit
LabVIEW Real-Time LabVIEW FPGA
cRIO, cFPPXI RIO/DAQ Devices
Targets
Statechart ModuleSimulation Interface
Toolkit
PID & Fuzzy Logic Toolkit
NI Motion Control
LabVIEW Embedded
32-bit p
NI Platform for Control
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
10/33
Option A. Existing Model
Option B. Mathematical Modeling
Option C. System Identification
Kc
Controller
Kp
Plant
ErrorMotor
Voltage
Actual
Speed
Speed
Setpoint
Step 1. Plant Modeling and Analysis
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
11/33
Note: Assume L
(inductance) and b(rotational friction)
are very small
dt
tdKtVtRi
)()()(
=1
)()(1
)( tR
KtV
Rti =2
2
2)(
)(
dt
tdJtT
= 3
)()(
tKidt
tdJ =
4
)()()(
2
tR
KtV
R
K
dt
tdJ
=5
)()()(2
sKsKVsJRs =Laplace transform:6
DC Motor Model
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
12/33
)()()(2
sKsKVsJRs =Laplace transform: 6
)()()(2
sKVsKsJRs =+ Reorganizing Terms 7
Input Voltage
Resultant Transfer
Function 2)(
)(
KJRs
K
sV
s
+=
Angular Speed8
DC Motor Model
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
13/33
Kc
Controller
Kp
Plant
ErrorMotor
Voltage
Actual
Speed
Speed
Setpoint
Step 1. Plant Modeling and Analysis
Option A. Existing Model
Option B. Mathematical Modeling
Option C. System Identification
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
14/33
Identify and validate linear models ofsystems from empir ical data
Seamless integration wi th NI I/O
Parametric model estimation (both SISOand MIMO)
Nonparametric model estimation
Recursive model estimation Data preprocessing
Model conversion, validation, andpresentation
Closed-loop system identification withfeedback detection
Partially known grey box systemidentification
LabVIEW System Identification Toolkit
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
15/33
Many Control Design Options
- Focus on Root Locus Method
- PID Synthesis
Kc
Controller
ErrorMotor
Voltage
Actual
Speed
Speed
Setpoint
2KJRs
K
+Plant
Step 2. Control Design
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
16/33
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
17/33
Simulate response to arbitrary inputs
(vs. step response, etc.)
Simulate controller with non-linear
and/or higher-order plant models
ErrorMotor
VoltageActualSpeed
SpeedSetpoint
2KJRs
K
+Plant
+s
TsK
i
c
1
Controller
Step 3. Simulation
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
18/33
Simulate dynamic systems including controllers and plants
Real-time implementation for rapid control prototyping or
hardware-in-the-loop simulation
LabVIEW Simulation Module
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
19/33
Linear systems continuous anddiscrete time
Nonlinear system blocks and lookuptables
Fixed-step, variable step, and stiff
solvers
Trimming and linearization
Integration with Formula node andMathScript node (through subVI)
Integration with 3D picture control forsystem visualization
LabVIEW Simulation Module Features
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
20/33
Prototype controller with real-time hardware
- Download control algorithm to RT PXI
- Connect to actual plant system (electric motor)
Electric
Motor
ErrorMotor
Voltage
Actual
Speed
Speed
Setpoint
PlantControllerRT PXI System/cRIO
+
s
TsK
i
c
1
Step 4. Control Prototyping
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
21/33
+
s
TsK
i
c
1
Production controller with real-world I/O
- Download control algorithm to production
embedded target
- Not connected to real-world plant
ErrorMotor
Voltage
PRODUCTION
EMBEDDED
CONTROLLER
Step 5. Targeting Production Controller
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
22/33
NI LabVIEW Microprocessor SDK
NI LabVIEW
Microprocessor SDK
Third party toolchain
Third party OS
Deploy on any 32-bit processor Use the same LabVIEW graphical
programming to deploy to customdevices
More than 400 built-in numerical
analysis and signal processinglibraries
Interactive front panel and blockdiagram debugging
C code generator for breadth oftoolchain and target support
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
23/33
Prototype plant with real-time hardware
- Download plant model to RT PXI
- Connect to production controller
ErrorMotor
Voltage
Actual
SpeedSpeed
Setpoint
Plant ModelController
2KJRs
K
+RT PXI System
Production
Controller
Step 6. Hardware-in-the-Loop
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
24/33
ErrorMotor
Voltage
Actual
SpeedSpeed
Setpoint
NI Core!!!
Step 7. Final Test and Verification
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
25/33
ConfigurableSimulation
Benefits of LabVIEW
Graphical System Design
Graphical Dataflow
Math ScriptStatechart
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
26/33
Statechart in LabVIEW
Macchine a stati complesse
Controllo basato sugli stati
Interfacce utente
Protocolli di comunicazione
Distribuire statechart su
Sistemi Desktop
Controller real-time
FPGA
Sistemi Embedded
Touch panel
LabVIEW Statechart Module
ni.com/statechart
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
27/33
1. Progettare stati e transizioni
2. Sviluppare azioni e codice di
controllo
3. Generare subVI con logica
statechart
4. Integrare i subVI nei
diagrammi di LabVIEW
Sviluppare con LabVIEW Statechart
ni.com/statechart
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
28/33
Little or No Learning Curve for The
MathWorks, Inc. Simulink Software Users
LabVIEW Simulation Module
The SimulinkSoftware Environment
Simulink is a registered trademark of The MathWorks, Inc. All othertrademarks are the property of their respective owners.
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
29/33
NI LabVIEW Simulation Interface Toolkit(SIT)
Use the LabVIEW SimulationInterface Toolkit to:
- Build powerful user interfaces for
models developed in the Simulink
environment- Interact with, view, and control
models from LabVIEW
- Deploy models to real-time hardware
with LabVIEW Real-Time*
.
Real-Time Workshop is a registered trademark of The MathWorks, Inc. Allother trademarks are the property of their respective owners.
*Requires The MathWorks, Inc. Real-Time Workshop
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
30/33
NI LabVIEW Simulation Interface Toolkit(SIT)LabVIEW Front Panel
Model Parameters and
Signals
LabVIEW Control s and
Indicators
SIT Connect ion Manager
Simulation Model
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
31/33
Siemens PowerHIL (Hardware-in-the-Loop) Simulation
ActualTurbine Controller
Steam TurbineSimulator
PXI RT System
MonitorHost and Server
I/O Signals
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
32/33
Discuss products and configure your application
Obtain estimated costs or a quote to take with you
Request a free consultation an NI engineer will
cometo your office to:
- Discuss your application and specialized topics
- Demonstrate customized applications, examples,
andproducts
Schedule an onsite seminar at your location
Visit the web site: www.ni.com/design
-
8/14/2019 Semplifica il processo di progettazione con nuovi strumenti grafici e testuali
33/33
ARRIVEDERCI
EGRAZIE