Simulazione Hardware-in-the-loop (HIL) per ottimizzare la Validazione Virtuale del Software di Controllo

In this Ph.D. thesis a new HIL environment has been implemented in order to validate virtual prototypes of automatic industrial machines in early stages of the design development, with both cost and time savings. The novel HIL scheme is applied following a Model-Based Systems Engineering (MBSE) workflow and SysML is the graphical modeling language chosen for the application of the MBSE approach. This mechatronic methodology is implemented via the design of a packaging machine, with relative simulation and validation. Mechanical and control software parts have been developed identifying modular blocks which satisfy the target specification of the machine. Virtual prototypes are built for each packaging machine module with Mathworks Simulink and SimMechanics. In order to implement the correspondent HIL simulations, Beckhoff TwinCAT software is employed. Eventually experimental results of Simulink and HIL simulations are presented.

In questa tesi di dottorato è stato implementato un nuovo tipo di simulazione HIL, col fine di validare prototipi virtuali di macchine automatiche industriali nelle fasi iniziali dello sviluppo del progetto, con risparmio di costi e di tempo. Il nuovo schema HIL è stato applicato seguendo un workflow MBSE (Model-Based Systems Engineering) e SysML è il linguaggio di modellazione grafico scelto per applicare l’approccio MBSE. Questo metodo meccatronico è implementato mediante il progetto di una macchina confezionatrice, con relativa simulazione e validazione. Le parti meccaniche ed il software di controllo sono stati sviluppati identificando blocchi modulari che soddisfano le specifiche della macchina. I prototipi virtuali sono stati realizzati per ognuno dei moduli della macchina confezionatrice mediante Mathworks Simulink e SimMechanics. È stato utilizzato il software Beckhoff TwinCAT per implementare le corrispondenti simulazioni HIL. Infine sono presentati i risultati sperimentali delle simulazioni Simulink e HIL.