O que é Hardware-In-the-Loop (HIL)?

Máquinas elétricas, carros, aviões, grids de energia, equipamentos médicos ou lava-louças são exemplos de sistemas críticos ou complexos. Idealmente, estes produtos não devem apresentar falhas, por isso os fabricantes recorrem a prototipagens que simulam o comportamento dos sistemas antes de colocar os produtos no mercado.

Algoritmos são desenvolvidos e utilizados para simular o comportamento das máquinas, mas para saber se realmente funcionam na prática, é necessário envolver também um hardware, conhecido como Hardware-In-the-Loop ou HIL.

Um Hardware-In-the-Loop (HIL) consiste em um sistema retroalimentado que comunica o computador de bordo (ECU) do produto com sua versão virtual ou gêmeo digital. Como deve interagir com a realidade, operar em tempo real torna-se um requisito fundamental.

Hardwares-In-the-Loop são compostos por versões virtuais de diversos sensores como acelerômetros ou giroscópios, atuadores como motores elétricos, turbinas e bombas, todos conectados ao computador central.É preciso verificar e validar que o modelo de controlador que está dentro da ECU executa as funções de acordo com os requisitos do projeto, comunicando-se pelas devidas interfaces. É preciso certificar que o produto opera conforme o projeto, que os valores obtidos estão dentro da faixa tolerável, que o software executa as diversas funções dentro do tempo desejado e que está de acordo com as normas. E se tudo der certo, significa que o seu software embarcado está ótimo. Então o produto funciona? Bem, não exatamente.

Em sistemas assim, é importante também saber como o produto se comportará fora do cenário ideal. Os cenários “what-if” devem ser usados também para a realização de testes em situações quando algo está fora do esperado. E é aqui que entra o HIL Speedgoat.

Compatível com o Simulink, o hardware-in-the-loop Speedgoat permite que os sistemas embarcados sejam testados não somente em cenários quando tudo funciona, mas também quando nada funciona de acordo com o esperado.

Leia também:

Ferramentas de Simulação: Simulink e Simscape

Há grandes vantagens em se utilizar simulações com hardware-in-the-loop. O produto em desenvolvimento não precisa estar pronto, a empresa não precisa de um laboratório ou um campo de provas para saber se o software e o computador de bordo funcionam. Tornam-se desnecessários ensaios destrutivos ou cenários algumas vezes impraticáveis, como fazer nevar num campo de provas no Brasil, por exemplo. Isso tudo sem falar na economia de mão-de-obra altamente qualificada durante os ensaios. O produto virtual, como por exemplo um veículo em Simscape Multibody ou um grid em Simscape Electrical, serve para mimetizar o que vemos no mundo real e pode ser rapidamente modificado e testado quantas vezes se fizer necessário.

Um HIL Speedgoat permite testar versões distintas do produto diretamente do Simulink. Além disso é possível automatizar os testes com o Simulink Test. As máquinas Speedgoat possuem diversos módulos, oferecendo canais analógicos, digitais, PWM, encoders e diversos protocolos industriais.Tenha em mente que um bom projeto de HIL deve suportar as diversas interfaces que seu projeto de ECU necessita. E a escolha da plataforma HIL adequada deve levar em consideração suas necessidades e oferecer a melhor integração diretamente com seu ambiente de desenvolvimento.

Rodrigo Botelho é atualmente responsável na MCBTI pelos produtos Speedgoat no Brasil. Formado em Engenharia, possui experiência em diferentes mercados em desenvolvimento de Sistemas Embarcados com ferramentas Model-Based Design.