Mô phỏng là một phương pháp được sử dụng để nghiên cứu, phân tích đối tượng, chuẩn bị cho việc thiết kế hệ thống Thực hiện mơ phỏng sẽ giảm chi phí thiết kế chế tạo một sản phẩm mới, tránh được những sai sót khơng đáng có khi ứng dụng thực tế Một hạn chế của mơ hình mơ phỏng là khơng phản ánh được chính xác đối tượng theo thời gian thực Vì vậy, thực hiện mơ phỏng thời gian thực là một bước quan trọng, đặc biệt trong việc nghiên cứu các đối tượng có đáp ứng nhanh Cơ sở thực hiện mô phỏng thời gian thực là cài đặt phần cứng vào mạch vịng điều chỉnh của cấu trúc mơ phỏng (hình 4 1)
Mơ phỏng Hardware-in-the-loop (HIL) được đặc trưng bởi việc ghép nối các thành phần thực kết hợp với các thành phần mô phỏng theo thời gian thực Phần cứng và phần mềm của hệ điều khiển là hệ thống thực như được dùng trong quá trình điều khiển Quá trình được điều khiển (bao gồm các cơ cấu chấp hành, các quá trình vật lý và các cảm biến) có thể bao gồm cả các thành phần được mô phỏng hoặc các thành phần thực, như thấy ở hình 4 2(a) là cấu trúc lai mơ phỏng thời gian thực Trong cấu trúc như hình 4 2(a), một số cơ cấu chấp hành có thể là thực cịn q trình và các bộ cảm biến chỉ là mơ phỏng, vì là cơ cấu chấp hành và phần cứng điều khiển thường là một hệ thống tích hợp con hoặc do cơ cấu chấp
hành nên rất khó được mơ hình hố chính xác và mơ phỏng trong khoảng thời gian thực Để thay đổi thiết kế một số chức năng của phần cứng hoặc phần mềm điều khiển, thiết bị tách kênh có thể được nối với phần cứng điều khiển cơ bản Do vậy các bộ mô phỏng hardware-in-the-loop cũng bao gồm các chức năng điều khiển được mơ phỏng riêng
Hình 4 1 Các phương pháp mơ phỏng thời gian thực
Hình 4 2 (a)-Cấu trúc lai mơ phỏng thời gian thực , (b)-mô phỏng Hardware -in- the-loop tạo mẫu điều khiển
Những ưu điểm của mô phỏng hardware-in-the-loop là: - Thiết kế và thử nghiệm phần cứng, phần mềm điều khiển;
- Thử nghiệm phần cứng và phần mềm điều khiển ở điều kiện mơi trường tới hạn trong phịng thí nghiệm;
- Thử nghiệm các tác động của lỗi và tình trạng khơng mong muốn của cơ cấu chấp hành, cảm biến và máy tính trên tồn bộ hệ thống;
- Vận hành và thử nghiệm các điều kiện vận hành tới hạn và nguy hiểm; - Các thử nghiệm tái sinh, có thể lặp lại thường xuyên ;
- Vận hành dễ dàng với các giao diện người-máy khác nhau; - Tiết kiệm chi phí và thời gian