基于模型的设计(MBD)
基于模型的设计ppt课件
2020/1/29
9
MATLAB与CCS配置
Execute 执行编译
Execute Tool： D:\ti\ccsv5\ccs_base\scripting\bin\dss.bat Arguments ："D:\PROGRA~1\MATLAB\R2013a\toolbox\idelink\extensions
在target hardware resources中"IDE/Tool Chain" ，选择"Texas Instruments Code Composer Studio v5 (makefile generation only)". 注意：首先备份配置，因为这会覆盖已有的配置。然后设置board为C2000，processor为 F28335
\ticcs\ccsdemos\runProgram.js" "D:\ti\xml" "[|||MW_XMK_GENERATED_TARGET_REF[E]|||]"
2020/1/29
10
MATLAB与CCS配置
图2 TLC文件选择
2020/1/29
11
MATLAB与CCS配置
2020/1/29
2
MBD的实际应用
2020/1/29
3
传统的软件开发流程
4
基于模型的设计
5
MATLAB与CCS配置
前提假设CCS5安装路径如下： CCS Installation: D:\TI\ccsv5 CCSV5安装路径 Code geeneration Tools: D:\TI\ccsv5\tools\compiler\c2000 ，编译器的路径 如果其它路径，则需要在下边的应用中相应的路径中更改路径。
基于模型的设计
基于模型的设计基于模型的设计 (Model-Based Design, MBD) 是一种软件开发方法，通过使用模型来设计、构建和验证系统。
这些模型可以是数学模型、物理模型或计算机模型，用于描述和预测系统的行为。
基于模型的设计可以应用于各种领域，包括航天、汽车、医疗设备和工业自动化等。
基于模型的设计方法的核心思想是使用模型来代替传统的手动编程方法。
通过使用模型，工程师可以更容易地描述系统的功能和行为，并可以通过仿真和验证来检查设计的正确性。
这减少了错误，加快了开发周期，并提高了系统的可靠性。
2.模型验证：一旦模型创建完成，就可以使用仿真来验证模型的正确性。
通过在模型中输入不同的输入和参数，可以模拟系统的行为，并观察系统的响应。
这允许工程师在实际系统构建之前检查模型的正确性和性能。
3.代码生成：一旦模型验证通过，就可以通过代码生成工具将模型转换成可执行的代码。
这些代码可以是C、C++或其他编程语言。
这些代码可以直接用于系统的实现和部署，减少了手动编程的工作量和错误。
4.部署和测试：生成的代码可以在目标硬件上进行部署和测试。
这包括将代码编译和链接到目标硬件上，然后在硬件上进行测试。
通过在系统的实际硬件上进行测试，可以验证系统的功能和性能，并及时发现和修复问题。
1.提高开发效率：通过使用模型，开发人员可以更快地设计、构建和验证系统。
模型的可视化表示方式使得系统的开发更直观和易于理解。
此外，模型的重复使用性使得开发人员可以更快地修改和更新系统。
2.提高系统可靠性：通过使用模型进行验证和测试，可以减少系统中的错误和缺陷。
模型的仿真和验证功能可以帮助工程师在实际系统构建之前发现和解决问题。
这减少了开发过程中的返工和修复工作。
3.简化系统维护：基于模型的设计方法使得系统的维护更加简单。
通过模型的重复使用性，开发人员可以更容易地理解和修改系统。
此外，生成的代码是自动生成的，减少了手动编程的错误和困难。
基于模型的设计方法在多个领域得到了广泛应用。
mbd标准体系
mbd标准体系MBD（Model-Based Design）是一种基于模型的设计方法，它通过使用数学模型来描述和设计系统，从而实现系统的开发和验证。
MBD标准体系是指在MBD方法中所使用的一系列标准和规范，用于确保系统设计的准确性、可靠性和可重复性。
MBD标准体系包括以下几个方面：1. 建模标准：在MBD方法中，建模是一个关键的步骤。
建模标准规定了建模的方法和规范，包括模型的结构、命名规则、参数设置等。
建模标准的制定可以确保不同团队之间的模型可以互相兼容和交流，提高工作效率。
2. 验证标准：在系统设计过程中，验证是一个重要的环节。
验证标准规定了验证的方法和步骤，包括模型的仿真、测试和验证。
验证标准的制定可以确保系统设计的正确性和可靠性，减少后期的修改和调试工作。
3. 文档标准：在MBD方法中，文档是记录和交流设计过程的重要工具。
文档标准规定了文档的格式、内容和交付要求，包括需求文档、设计文档、测试文档等。
文档标准的制定可以确保文档的一致性和可读性，方便团队成员之间的沟通和合作。
4. 工具标准：在MBD方法中，使用各种工具来支持系统设计和开发。
工具标准规定了工具的选择、配置和使用方法，包括建模工具、仿真工具、测试工具等。
工具标准的制定可以确保团队成员之间的工作环境一致，提高工作效率和质量。
5. 流程标准：在MBD方法中，流程是指系统设计和开发的一系列步骤和活动。
流程标准规定了流程的顺序、输入和输出，包括需求分析、系统设计、模型开发、验证测试等。
流程标准的制定可以确保系统设计和开发的有序进行，减少错误和风险。
MBD标准体系的实施可以带来以下几个好处：1. 提高设计效率：通过建立统一的标准和规范，可以减少重复工作和错误，提高设计效率。
团队成员可以更加专注于系统设计和开发的关键问题，提高工作质量和效率。
2. 提高设计质量：通过建立验证标准和流程标准，可以确保系统设计的正确性和可靠性。
系统设计经过严格的验证和测试，可以减少后期的修改和调试工作，提高设计质量。
mbd的名词解释
mbd的名词解释MBD，即Model-Based Design（基于模型的设计），是一种在工程领域广泛应用的设计方法论。
它以模型为中心，通过建立和分析系统的数学模型，实现复杂系统的设计、开发和验证。
MBD集成了建模、仿真、代码生成和自动化测试等环节，帮助工程师在系统设计过程中提高生产力和质量。
本文将对MBD的定义、特点以及应用领域进行解释和分析。
一、MBD的定义MBD可被描述为一种综合利用计算机模型来进行设计和开发的方法。
传统的设计方法往往需要用户手动编写代码，并在实际系统中进行验证。
而MBD则通过使用数学模型来描述系统，代替了繁琐的手写代码过程，从而提高了设计效率和准确性。
MBD常常在各种工程领域中使用，如电子、汽车、航空航天等，以及工业自动化和控制系统等领域。
二、MBD的特点1. 模型驱动：MBD建立在数学模型的基础上，通过建模和仿真来实现系统设计的目标。
用户可以使用各种建模工具，如Simulink等，来构建系统的数学模型，然后进行仿真和验证。
这种模型驱动的设计方法使得工程师能够更加直观地理解系统的行为。
2. 自动化代码生成：MBD不仅可以用于系统设计和仿真，还可以通过自动化代码生成实现系统的实际部署。
通过将数学模型转换为可执行代码，MBD能够大大减少手动编写代码的工作量，确保代码的正确性和一致性。
此外，MBD还可以生成可嵌入式系统使用的代码，如控制器、传感器等，进一步简化系统开发和集成。
3. 紧密集成的工具链：MBD包含了建模、仿真、代码生成和测试等环节，这些环节在一个统一的开发环境中紧密集成。
工程师可以在同一个界面下完成整个设计过程，无需在不同工具之间频繁切换，从而提高了工作效率和可行性。
此外，MBD还支持多人协同工作，使得团队成员之间能够更好地进行沟通和合作。
三、MBD的应用领域1. 汽车工程：MBD在汽车工程领域的应用非常广泛。
通过建立车辆动力学模型，设计师可以对整车性能进行分析和优化，如加速度、转向和刹车等。
依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法
依据MBD技术的船舶数据集定义与标注方法MBD技术（Model-Based Design，基于模型的设计）是一种通过使用实时仿真模型进行系统设计、开发和验证的方法。
在船舶领域，MBD技术可以用于船舶数据集的定义和标注方法。
船舶数据集的定义是指确定需要收集和记录的船舶相关数据的过程。
在MBD技术中，船舶数据集的定义是基于船舶设计和性能要求的。
这些数据可以包括船舶的尺寸、重量、稳性参数、推进系统特性、船舶航行性能等。
通过定义船舶数据集，可以为船舶设计和仿真提供必要的输入和验证。
船舶数据集的标注方法是指对收集到的船舶数据进行注释和标记的过程。
在MBD技术中，船舶数据集的标注方法可以包括以下几个方面：1.标注船舶性能参数：船舶性能参数是船舶数据集中最关键的部分之一、这包括标注船舶的速度、加速度、舵角、推力等信息。
通过标注这些参数，可以准确地模拟船舶在不同情况下的性能。
2.标注船舶航行状态：船舶航行状态包括船舶的位置、航向和姿态等信息。
这些信息是进行船舶运动模拟和控制的基础。
通过标注船舶航行状态，可以为仿真模型提供准确的输入和实时的反馈。
3.标注船舶传感器数据：船舶传感器数据是指通过安装在船舶上的传感器收集到的物理量数据，如温度、压力、湿度等。
通过标注船舶传感器数据，可以为船舶的监测和控制提供实时的信息。
4.标注船舶环境数据：船舶环境数据是指船舶所处环境的相关数据，如海洋环境参数、风速、海浪等。
通过标注船舶环境数据，可以为船舶的设计和运行提供参考和验证。
5.标注船舶系统数据：船舶系统数据是指与船舶相关的系统数据，如推进系统的功率、燃料消耗等。
通过标注船舶系统数据，可以对船舶的性能和效率进行评估和优化。
在使用MBD技术进行船舶数据集的定义和标注时，需要注意以下几个方面：1.数据质量：确保数据的准确性和可靠性，避免数据的误差和偏差对模型和仿真结果的影响。
2.数据一致性：保持数据的一致性，确保各种数据的衔接和关联，以提高模型的准确性和可靠性。
mbd开发方法
mbd开发方法
MBD（基于模型的定义）开发方法是一种工程开发方法，它使用模型作为
工程设计和验证的主要手段。
这种方法在航空、汽车等复杂产品领域得到了广泛应用。
MBD开发方法的主要特点包括：
1. 模型定义：产品的主要特性和功能通过模型进行定义，包括几何模型、数学模型和仿真模型等。
2. 早期验证：在产品开发早期阶段，通过模型进行验证，以发现和解决潜在的设计问题，避免后期更改带来的成本和时间增加。
3. 跨学科协作：模型作为一种共享的语言，可以方便地被不同领域的工程师和技术人员理解和使用，促进跨学科的协作和交流。
4. 持续改进：通过不断地更新和改进模型，可以持续优化产品的设计和性能，提高产品质量和竞争力。
在MBD开发方法中，常用的工具包括CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）、MATLAB/Simulink等。
这些工具可以用于生成模型、进行仿真分析、优化设计等方面的工作。
总之，MBD开发方法是一种基于模型的工程开发方法，它可以提高产品的设计质量和效率，缩短产品开发周期，降低开发成本。
基于模型设计自动代码生成操作指南
MBD指南性文件（全网独一份）基于模型设计的自动代码生成操作指南 MBD：基于模型的设计一、概述MBD是一种软件开发流程，Simulink建立的模型从早期验证，代码生成到后期的SIL/PIL等提供了全流程的快速开发工具链和品质保障措施。
不仅通过仿真可以进行早期设计的验证，还可以生成C，C++等代码直接应用于PC、MCU等平台，在嵌入式软件开发中发挥着重要作用。
本文将以Simulink模型生成嵌入式C代码为主体详细分析代码生成的应用技巧，并重点讲解代码生成过程的参数配置及优化。
二、适用范围本指南适用于汽车电装品及辅助测具的软件开发及维护，也适用于基于MATLAB/SImulink生成或者转换的软件开发。
三、缩写及定义3.1 缩写缩写 全名MBD Model Based DesignMIL Model in the loopSIL Software in the loop3.2 定义四、代码生成Simulink的 Coder generation工具箱提供了将模型转换为可优化的嵌入式C代码的功能。
Configuration Parameter工具可以对代码生成方法、格式等约束条件进行配置，从而使生成的代码具有高质量,高可读性,高优化的特点 在生成嵌入式代码时,至少需要完成三部分的配置：模型解算器，模型的系统文件目标，硬件实现规定。
4.1解算器打开 Simulink模型,进入 Configuration Parameter(快捷键Cml+E)对话框，如下图所示,选定 Solver：●必须设置项:①解算器类型:选择固定点解算器( Fixed-step)；②解算器算法:选择离散方法( dis c rete)；注:固定点解算器提供了多种算法,目前引用的嵌入式系统是非连续的（no c ontinuous states)。
③解算器步长：依据底层调度周期；注:解算器步长为整个模型提供了一个基础采样频率,被称为基采样率。
MBD技术的发展历程与展望
汇报人：日期:contents •MBD技术概述•MBD技术的关键技术•MBD技术的发展趋势•MBD技术的挑战与解决方案•MBD技术的实际应用案例•MBD技术的未来展望目录MBD技术概述01•MBD技术的定义：MBD（Model-Based Design）技术是一种基于模型的设计方法，它使用计算机模型来描述产品、过程和系统的行为和性能。
MBD技术广泛应用于航空、汽车、船舶、电子、工业设备等领域，是一种现代化的设计方法。
MBD技术的定义•MBD技术的应用范围：MBD技术被广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车、船舶、电子设备、工业设备等。
它可以帮助设计师在早期阶段发现和解决潜在的设计问题，提高设计的可靠性和效率。
MBD技术的应用范围•MBD技术的发展历程：MBD技术自20世纪90年代初期开始发展，最初主要用于机械工程领域。
随着计算机技术和数值模拟技术的发展，MBD技术的应用范围逐渐扩大，涉及更多的领域和复杂的设计问题。
如今，MBD技术已经成为一种成熟的设计方法，被广泛应用于各种行业。
MBD技术的发展历程MBD技术的概念开始出现，最初主要用于机械工程领域。
20世纪90年代初期随着计算机技术和数值模拟技术的发展，MBD技术的应用范围逐渐扩大，涉及更多的领域和复杂的设计问题。
20世纪90年代中期MBD技术逐渐成熟，成为一种广泛使用的现代化设计方法。
21世纪初随着数字化设计和智能制造的快速发展，MBD技术的应用前景更加广阔，被广泛应用于各种行业。
近年来MBD技术的关键技02术基于物理原理和实际数据建立模型，涵盖系统各个组成部分及其相互关系。
模型建立模型验证模型确认通过实验和实际运行数据验证模型的准确性和可靠性。
确认模型是否能够正确地描述和预测系统的行为。
030201采用各种优化算法，如梯度下降法、遗传算法等，寻找最优解。
优化算法基于模型的控制算法能够实现高效、稳定、鲁棒的控制。
控制算法通过实时数据反馈，实现实时调整和优化控制策略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
MBD: Model-based design
河北优控新能源科技有限公司自主研发的发动机控制器（ECU），电动车控制器（VCU）,变速箱控制器（TCU），混动动力控制器（HCU）都采用模块化设计，功能多样化，支持不同的需求。
软件模型
下面详细介绍下基于模型设计的定义及基本步骤。
基于模型的设计(MBD)是一种用数字化和可视化的方法来解决问题和设计相关复杂控制的算法,是一种信号处理和通信系统。
它被广泛应用在许多动向控制、工业设备、航空航天和汽车应用领域。
基于模型的设计方法应用于嵌入式软件设计。
概述
基于模型的设计在整个设计过程中提供了一个有效方法来建立一个共同通信框架，同时支持开发周期(“V”图)。
在基于模型控制系统的设计、开发体现在这四个步骤:
模型设计建设；
模型控制器的分析和合成；
模型和控制器的模拟
集成所有这些阶段模型的控制器。
基于模型的设计范式与传统的设计方法有着显著的不同。
设计人员可以使用基于模型的设计来定义模型，采用连续时间和离散时间的建筑块，而不是使用复杂的结构和广泛的软件代码，设计人员可以使用模型为基础的设计。
这些内置的模型与仿真工具，可以导致快速原型，软件测试和验证。
不仅是测试和验证过程增强，而且，在某些情况下，硬件在环仿真可以使用新的设计范例，以执行测试的动态效果更快速，更有效地比传统的设计方法。
历史
电时代的曙光带来了许多创新和先进的控制系统，早在20世纪20年代的工程、控制理论与控制系统这两个方面的融合，使大型集成系统成为可能。
在那些早期的控制系统中，通常在工业环境中使用。
大型过程设备开始使用过程控制器，用于调节连续变量，如温度，压力和流量。
内置梯形网络的电气继电器是第一个独立的控制设备，自动化的整个生产过程。
控制系统获得的势头，主要是在汽车和航空航天部门。
在上世纪五十年代和60年代，在嵌入式控制系统中对空间产生了兴趣。
工程师建造的控制系统，如发动机控制单元和飞行模拟器，这可能是部分的最终产品。
到第二十世纪末，嵌入式控制系统是无处不在的，如洗衣机和空调，即使是白色的产品包含复杂和先进的控制算法，使他们更“智能”。
1969年,介绍了第一个以计算机为基础的控制器。
这些早期的可编程序逻辑控制器(PLC)模仿现有的离散控制操作技术,计算机技术的出现为过程和离散控制市场带来了巨大的转变。
现成的桌面含有足够的硬件和软件可以运行整个过程处理单元,执行复杂的，并建立了一个分布式控制系统（集散控制系统）的控制算法或工作。
基于模型的设计步骤
基于模型设计方法的主要步骤是:
1 模型设计建设。
模型建设是基于数据驱动，或者是基的第一原则。
数据驱动的模式设计采用的技术，如系统识别。
通过对实际系统中的原始数据的获取和处理，选择一个数学模型，并选择一个数学模型来识别模型的数学模型。
各种各样的分析和模拟，可以使用所确定的模型，它被用来设计一个基于模型的控制器进行执行。
第一原则为基础的建模是基于创建一个框图模型，实现已知的微分代数方程组的动态。
一种类型的第一原则为基础的建模是物理模型，其中一个模型包括在连接块，代表实际的植物的物理元素。
2 控制器分析和集成。
设想在步骤1中的数学模型被用于识别模型的动态特性，然后控制器可以根据这些特性合成。
3，离线仿真和实时仿真。
根据复杂的动态系统时间响应,对随时间变化的输入进行了研究。
这是通过模拟一个简单的LTI（线性时不变）模型，或通过模拟一个非线性模型的控制器进行。
仿真允许规范、要求和建模出现错误时立即可以被发现,而不是在之后的设计工作才被发现。
实时仿真可以通过自动生成代码的控制器开发的步骤2。
此代码可以部署到一个特殊的实时原型计算机可以运行的代码和控制植物的经营。
如果一个工厂原型是不可用，或在原型测试是危险的或昂贵的，代码可以自动生成从工厂模型。
该代码可以部署到特定的实时计算机，可以连接到目标处理器与运行控制器代码。
因此，一个控制器可以实时测试的实时工厂模型。
4，部署。
理想情况下,这是通过开发的步骤2自动从控制器生成代码。
控制器将不太可能在实际系统中进行模拟，所以迭代调试过程是通过对实际分析结果目标和更新的控制器模型。
基于模型的设计工具，允许在一个统一的视觉环境中执行这些所有迭代步骤。
优点
相比于传统的做法基于模型的设计提供了一些显着的优点：
基于模型的设计提供了一个通用的设计环境,促进开发组织之间和电力电子应用程序的一般沟通、数据分析和系统验证
在系统设计的时间和财务影响最小化时，工程师可以在系统设计中找到正确的错误。
设计重用可扩展，用于促进升级和扩展功能的衍生系统。
挑战
建模和仿真工具长期以来一直在使用，但传统的基于文本的工具，不适合用于现代控制系统的复杂性。
由于图形工具的限制，设计工程师以前主要依靠基于文本的编程模型和数学模型。
然而，开发这些模型是困难的、耗时的，并且高度容易出错。
此外，调试基于文本的程序是一个繁琐的过程，需要大量的试验和错误结果才可以创建一个最终的无故障模式，尤其是数学模型在翻译的不同设计阶段过程中进行看不见的变化。
这些挑战所使用的图形化建模工具，目前使用主要克服在设计的各个方面[根据谁？]。
这些工具提供了一个非常通用的和统一的图形化建模环境，他们将它们分为独立设计的块层级，减少了模型设计的复杂性。
设计人员可以通过简单地替换一个块元素与另一个从而达到多层次模型的保真度。
图形模型也是记录工程师想法的最好办法。
它帮助工程师概念化整个系统，并在设计的过程中简化从一个阶段的模型传输到另一个。
波音公司的模拟器EASY5是最早的提供一个图形用户界面建模工具,加上在AMESim的基础上，提供了多领域，多层次的键合图理论平台。
其后不久，又被工具如20-SIM和Dymola的这使得像质量，弹簧，电阻等物理组件也可以加入其中，后来这些又跟着许多其他工具组成模型。
开发嵌入式控制系统时,设计师们正挤压两种趋势——缩减开发周期和设计复杂。
开发这些复杂的系统，意味着在广泛的各个学科范围内协调资源，击破各个的策略。