汽车开发中的快速原型和基于模型设计的区别 dspace 有什么作用？ 第1页

大家好，我也来回答一下这个问题。第一次在知乎这么正式回答问题。

希望大神如果有空瞧一眼，还有没有解释不对的：）

我是在国内学的控制工程理论，学完也不知道具体是咋用的。直到出来读了机械的研究生。补上了他们本科控制的相关课程，这几门课分为理论和实践。理论就是PID控制的设计和分析。实践的部分就是教授带着我们，每人一套dSpace设备在实验室做项目（直流电机转速控制，步进电机转速控制，四位三通液压阀控制,电动车 etc.）。现在终于对这块儿有了一个比较清晰的认识。

背景介绍完毕！

以下是我的一些理解。

首先我想给出一些概念

快速原型有两个！

Rapid Prototyping(Rapid Mechanical Prototyping) : 这个是针对纯硬件领域的快速模型。比如我要新设计一款四缸发动机，那么我可以先在catia里面三维建模一些零件，然后把我的零件模型导入3D打印机（或其他技术，不赘述）打印出来一个Prototype，然后对这个原型进行静态动态分析。因为利用3D打印技术，所以大大降低了零件加工的难度，从而加快了研发进度。这也就是所谓的Rapid

Rapid Control Prototyping：这个是针对所有工业嵌入式控制系统开发而言的快速模型。

open loop control，close loop control，PID Control ，.......(请自行Google)

嵌入式控制系统 embedded control system：

比如我们汽车上的ESP系统，

1 我们有一辆车

2 我们发现车在一些路面轮胎会打滑，打滑导致危险

3 汽车工程师发现，如果可以控制发动机的输出扭矩，刹车钳适当的开闭，从而使轮胎的滑移率总是保持在一个理想的范围内，那么我们开车就安全了！

3.5 汽车工程师选择传感器（压力，转速，加速度.....）和促动器（可调节的液压阀.......）

4 Software汽车工程师设计控制算法（比如很复杂的PID control，State Space，slide model control）

5 Hardware汽车工程师根据算法的要求挑选单片机和电路元器件，然后设计并制造控制PCB板

6 汽车工程师把设计好的软件编写到第5步的PCB板上（这个板就是我们汽车领域所说的ECU）

7 汽车工程师把这个PCB板和发动机和刹车系统连起来

8 well done! 我们的车现在就不会打滑了！

9 给汽车工程师发奖金

示意图如下：

我讲这个是因为，我在查国内的资料的时候发现很多人都认为嵌入式开发就是写C代码，我觉得其实并不是！上述就是一个非常非常粗略的嵌入式系统开发的大概步骤。

总结：何为嵌入式？

粗俗的说，就是我们弄出一个ECU，然后把ECU插到我们要控制的系统里面，对系统进行控制。如果控制的不好或者开发新功能，那么拔下来调试，然后再插回去。这一整套的硬件、软件、系统的开发就是所谓的嵌入式控制系统开发。C编程仅仅只是其中的一部分。最后，由于有了嵌入式控制，我们的系统就变得智能了。（自动停车，电动车，自动驾驶，六轴机械臂·······）

在这个开发过程中使用的最多也是现在最流行的开发方法就是Rapid Control Prototyping

用的最多，也是最好，最贵的软硬件结合的设备就是 dSpace system，对于汽车开发他们公司最出名的产品就是microautobox。

我们的传统开发过程：

困难和问题：

1 一定会有不合适，不合适就要返工，返工就要拖延开发时间！

2 可以看出这是一个跨学科的复杂项目，所以机械、电、计算机程序，硬件，软件综合起来使项目风险变得很高。其实说人话就是，只要一步错就要倒头重来，又要再花钱，贵啊！

3 对于control system的开发要等到二期成果出来以后！

GOOD IDEA

为了减少返工，加快研发时间，能不能在我们的硬件（mechanic and electronic）还没出现的时候就可以进行控制系统的开发？换句话说，控制系统的开发能不能和硬件（mechanic and electronic）开发同时进行？

答案是：能！

解决办法：

那么我们要干控制，就必须首先要有整个系统 （mechanic and electronic） 才行啊，怎么办？

对整个系统建模！最常用的软件当然就是我们大名鼎鼎的Matlab/Simulink，其实对于汽车还有专门的软件IPG Carmaker, 我现在用的就是这个。

上述的就是基于模型设计的Conception！其实随着基于模型的理念发展，这种研发办法已经不限于控制了。

（中文越来越弱了，如有啰嗦的部分请见谅，这么久才回答了题主不到三分之一的问题Orz....）

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那么何为Rapid Control Prototyping（快速原型）？

这就不得不提到牛逼的dSpace盒子

这个就是我在前面提到的microautobox

在硬件出来之前：

对于硬件系统（mechanic and electronic）建模：

1 Matlab/Simulink可完成mechanic 和传感器，促动器的建模

2 microautobox就是electronic硬件，也相当于就是很多ECU的组合，它比汽车单个的ECU功能强大的多。你可以只当一个ECU来用，也可以当多个ECU来用。

3 这个盒子硬件部分可以接传感器，促动器。软件可以接Matlab/Simulink

4 我们在Matlab/Simulink里面设计控制算法，比C更直观容易理解

5 算法自动转码成C Code到这个盒子

6 dspace还有对应软件可以看输出端实时（realtime）响应曲线

等汽车造出来以后

7 电脑--------盒子------CAN BUS------汽车连接起来 （这就是HIL的一种，什么是Hardware In the Loop 就不细说了）

8 一个人开车，一个人坐在副驾驶座上用软件实时的调节各项参数

9 所有都合适之后，生产单个的ECU（发动机ECU，ABS的ECU，ESP的ECU......）

10 FINAL TEST

11 well done！给汽车工程师发奖金

快在哪里？rapid？

同时开发！

无需编程C Code！你知道，编程出错很多的。这也使得工程师可以专心干控制！

电控硬件已获得（microautobox）！

realtime testing ！

以上就是快速原型和dSpace的非常非常粗略的介绍，请结合楼上大神们的V model一起服用！

如有不清楚的地方，欢迎留言，私信，加好友！

共同学习，共同进步！

最后，感谢你对本篇扯淡的耐心阅读:)

（如果有时间，我想再举一个详细的电动车例子给大家，以上真的都是很粗略浅显的理论介绍，望见谅！）