Tips ：Simscape是Simulink中強大的物理模擬庫，它可以搭建力學、電學、磁場、流體等多種物理場景，以物理量的方式進行仿真，可用于機器人、無人機、汽車的仿真。

如果已經在倉庫中下載最新模型的讀者應該能發現，最新的模型對FOC核心算法和算法狀態機分別都進行了PIL測試。倉庫中最新的模型如下圖所示：

倉庫中最新的FOC電機控制模型 - From autoMBD

分別介紹一下上圖中這些模型的作用：

• FOC_Ctrl_CodeModel .slx
  集成式MBD開發中，用于生成模型代碼，包括狀態機和FOC核心算法使用的即為該模型。
• FOC_Ctrl_MBD .slx
  所“建”即所得的最新模型，除了算法狀態機和FOC核心算法，還包括底層驅動、外設初始化和中斷管理等，該模型對所講的模型進行了更新和優化。
• FOC_PIL_Algth_model .slx & FOC_PIL_Algth_top .slx
  對FOC核心算法進行PIL測試的model模型和top模型。
• FOC_PIL_StateMch_model .slx & FOC_PIL_StateMch_top .slx
  對電機控制狀態機進行PIL測試的model模型和top模型。
• FOC_Sub_CoreAlgoithm .slx
  FOC核心算法，為Subsystem模型。
• FOC_Sub_StateMch .slx
  電機控制狀態機模型，為Subsystem模型，且包含了FOC核心算法。

需要注意的是， 原來的MIL （Model In the Loop） 模型被移除了 ，該模型可以用PIL測試的top模型代替，只需要將Model Reference的仿真模式修改為Normal即可，如下圖所示：

PIL和MIL的切換 - From autoMBD

兩個PIL測試的目的是不一樣的：

• FOC核心算法PIL測試
  測試FOC算法是否能正常運行，控制性能是否滿足要求，控制參數是否合理，以及開展不同工況的測試。
• 電機控制狀態機PIL測試
  測試狀態切換是否正確，電機控制的功能和邏輯是否正確，驗證FOC核心算法的調度是否正常，是電機控制的完整測試。

對這兩個模型分開測試是有必要的，在不同的階段檢測不同的工作，同時也將算法和功能進行了隔離。

分別打開FOC核心算法模型和電機控制狀態機模型的PIL top 模型，可以做一個對比：

FOC算法的PIL top模型 - From autoMBD

電機控制狀態機的PIL top模型 - From autoMBD

可以發現，兩個測試的電機模型是不一樣的： 前者使用的是連續、理想的逆變器和電機模型；而后者使用的是Simcope模型搭建的逆變器和電機模型。 這就是本次補充的重點， 使用Simscape模型可以更加貼近實際情況進行PIL測試 。

那么更加貼近實際情況具體體現在哪里呢？我總結有以下三點：

1. 根據實際MOSFET電路，搭建實現逆變器模型

Simcope逆變器 - From autoMBD

2. 實際電路設計，搭建實現ADC采樣電路，采樣電阻的布置見上圖

Simscape 運放和ADC采樣電路 - From autoMBD

3. 根據芯片外設FTM的工作原理，搭建中心對齊PWM發生器

中心對齊PWM發生器（A相） - From autoMBD

上述三點的實現，均根據實際的電路設計（即DEVKIT驅動板PCB原理圖）和芯片外設（FTM，FlexTimer Module）的工作原理進行搭建的，保證了最大限度的和實際情況一致，可以提高PIL的參考價值：此時的PIL除了底層驅動以外，其他所有的部分，包括狀態機、FOC算法和電路硬件，都進行了驗證和測試。

Tips ：DEVKIT驅動板PCB原理圖和S32K3手冊均能在autoMBD的資源庫中找到，私信回復關鍵詞“ 資源 ”即可收到鏈接信息。

使用Simscape搭建硬件電路的模型，這樣做是有意義的。在以前的文章中提到過，我追求的是盡可能減小****MBD的模型和代碼之間的溝壑 ，Simscape至少能實現一部分。

把格局再打開一下，如果利用第三方軟件與Simulink進行聯合仿真，仿真環境會進一步逼近實際情況。

這種聯合仿真有著廣泛的實際案例，很多開發車道線保持、自適應巡航算法的工程師，首先會在電腦的虛擬環境中搭建汽車模型和道路模型（甚至還可以包括行人、路燈），然后通過Simulink聯合仿真來驗證算法。還有其他諸如機器人、無人機等場景。

這些實際場景中， 只需要搭建好算法和狀態機，都能能實現PIL測試，從而同時或分別驗證軟件邏輯、功能、算法和電路硬件 。

上述的驗證過程，如果 把復雜的受控對象放在實時機中運算 ，而不是在電腦中，這個過程就變成了HIL（Hardware In the Loop）。PIL和HIL相比，就是缺少了實時性。

雖然PIL不是實時運算，但實時性的驗證可以通過PIL的軟件運算耗時來評估，這一點在PIL是可以實現的。這樣就可以最大限度的降低成本（通常實時仿真機價格幾萬到幾十萬不等），同時提高驗證的可信度，最大限度挖掘PIL的作用。

還需要提的一點是，為了保證PWM的分辨率，算法狀態機的PIL測試，其步長設置為：

Ts_simscape = 1/40000000