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MATLAB/Simulnik®対応

FPGA高速演算リアルタイムシミュレータ
【MODEL CUBE】

MODEL CUBE

Simulink®プラントモデル/コントローラモデルをハードウェア実装
これまでに無かったリアルタイムシミュレータ「MODEL CUBE」

MODEL CUBEとは

MODEL CUBEはSimulink®で開発したプラントモデル/コントローラモデルをハードウェア実装し、単体テストや結合テストに使用出来るHIL向けのリアルタイムシミュレータです。コントローラユニットと接続する為のアナログインタフェース、デジタルインタフェースを標準装備し、持ち運び可能なテスト装置になります。モデルの演算時間は2μs以下を実現しています(弊社評価モデルでの検証)。

MODEL CUBEには高速演算を得意とするFPGAが搭載されており、複雑な演算とI/O制御をハードウェア処理することにより、演算処理の最適化とI/Oバス速度を向上し、リアルタイム応答を実現することが可能です。

x86互換プロセッサで構築されたリアルタイムシミュレータと異なり、小型でシステムコスト低減が行えます。更なる高速演算を希望の場合はカスタム対応が可能です。
お客様のSimulink®モデルをハードウェア化する為にMathWorks社HDL Coder™とXilinx社のVIVADOを使用します。
ハードウェア化をアシストする為にPALTEK独自ソフトウェアとしてmc compilerをご用意しています。

MODEL CUBEでは独自制御エンジンを採用しています。これによりリアルタイムシミュレータの構築を可能にしています。

リアルタイムシミュレータの操作ソフトウェアとしてmc stationをご提供しています。MODELCUBEの全般操作、波形表示、波形記憶、CAN設定などが行えます。

 

Mc compilerとmc stationによってFPGAを開発した事が無くてもMODELCUBEへのプラントモデル実装と操作が行えます。
高速演算が得意なFPGAベースのリアルタイムシミュレータがMODEL CUBEです。

MODEL CUBEの活用事例

HIL単体テストとして活用

MODEL CUBEを活用したバッテリエミュレータ

RCPとして活用

RCPとして活用

MODEL CUBEの特長

Point 1

システムコストを
低減する事ができる!

MODEL CUBEの特長1

ファンレス、AC-DC電源を使わず、DC電源を使用するなど演算・制御速度を落とさずに不要な部材を削減し、コストダウンを実現。

Point 2

かんたん設定!
かんたん操作!

MODELCUBEデモ画面

専用ソフトウェアを使用し、短期間でHILSを構築する事が出来ます。使いやすさ重視の操作ソフトウェアです。

Point 3

小型化によって、
場所を選ばず持ち運べる!

MODELCUBEのサイズ

持ち運びが可能な軽量小型サイズ
187mm x 141mm x 91mm 1.5kg

Point 4

カスタム対応可能!

MODEL CUBEの特長4

CANFD、LINなどの多ポートネットワーク拡張、デジタルIO、アナログIOなど各種カスタマイズ、RF信号向け高速AD変換、DA変換やMIPI、GMSLなどカメラインタフェースの追加など、これ以外にも様々なカスタマイズ対応出来ます。

お客様に合わせた設計環境を提供

MODELCUBEはカスタム対応も行っています。
高速I/Oや特殊I/O(昨今カメラやLiDARのI/Oを希望する方が増えてます)を必要とするHILSをご検討のお客様には、MODEL CUBEを中核としたカスタマイズを承ります。FPGAだからこそできる柔軟なカスタマイズ対応で、汎用製品では実現できない特殊なI/Oを必要とする検証環境も提案させていただきます。

PALTEKでは長年の設計受託経験より、MIPI、10Gb Ethernet、GMSL、FPD-Link等、各種高速インターフェース回路設計を得意としています。

その他インターフェースに対してもカスタマイズを承りますのでお気軽にご相談ください。

図説

対象

  1. 制御装置、ECUの単体テスト(IO試験、機能試験、性能試験、適合試験)
  2. 制御装置、ECUの結合テスト(IO試験、機能試験、性能試験、適合試験)
  3. RCP(ラピッドコントロールプロトタイプ)

仕様・外観

項目 標準仕様
演算・制御・I/O処理 XILINX FPGA Kintex® UltraScale™
PC I/F USB2.0 ポート × 1ch
FPGA書き込みポート × 1ch
Gigabit Ethernet × 1ch
 ECU I/F CAN2.0B
デジタル入力
デジタル出力
アナログ入力
アナログ出力
外観寸法 (W) 141 × (D)187 × (H)92 mm 
重量 1500g
消費電力 15W (参考値)
実装方法           HDL Coder、Xilinx VIVADO
最小ステップ時間 2us  (モデルに依存)

 

お問合せ集 / FAQ

① 製品サポート体制について教えてください。

① 製品購入者には製品取扱い説明書や手順書などマニュアルをご提供しています。
 またマニュアルに関するお問い合わせはE-Mailより可能です。

② 海外生産拠点での使用について教えてください。

② ご利用を想定される国・地域含め別途ご相談ください。

③ 故障対応について教えてください。

③ 故障対応期間は納品後、1年間となります。

④ FPGAの設計経験がありません。MODEL CUBEを使用する上で支障はありますか?

④ 支障はございません。
MathWorks社HDL Coder™を使用してHDLコードを生成した後、PALTEKで用意する専用スクリプトを使用してXILINX社VIVADOを操作する事が可能です。
VIVADOを使ったことが無い方でも、簡単に開発出来る様、各種設定が自動実行されます。

⑤ MODEL CUBEでリアルタイムシミュレーションは可能ですか?

⑤ 可能です。
MODEL CUBEに搭載されているFPGAにて数種類のプラントモデルをハードウェア実装していますが、平均2usの演算時間で処理出来る事を確認しています。モデルによっては2μs以下の演算も可能です。

⑥ MODEL CUBEを使用する上で必要な開発環境を教えてください。

⑥ MATLAB® / Simulink® R2020b、HDL Coder™ R2020b、 MATLAB Coder™ R2020b、 Fixed Point Designer™ R2020b、Vivado® Design Suiteが必要です。
PCとOSについての推奨についてOSはMicrosoft Windows 10 Pro 64bit 日本語版使用。PC環境はCPU推奨8スレッド以上。メモリ推奨16Gbyte以上。ストレージは約20Gbyte以上の空き容量が必要です。ホストPCとMODEL CUBE間はピアツーピアで接続する為、MODEL CUBEとの接続に占有できる1000base-TのethernetのIFが必要です。
※10base-T、100base-Tでは使用できません。

⑦ プログラミングしたプラントモデルの中身を秘匿した状態でMODEL CUBEを動作させることは可能ですか

⑦ 可能です。
MODEL CUBEに搭載しているFPGAのビットストリームは、AES暗号化アルゴリズムを使用したプログラミングが可能です。プラントモデルの中身を他のユーザーから秘匿できるので、セキュリティ性を保ったまま、外部にプラントモデルを持ち出すことが可能です。

⑧ アナログI/OやデジタルI/Oのチャンネル数の変更は可能ですか?

⑧ 可能です。
標準MODEL CUBEはデジタル入力16ch、デジタル出力16ch、アナログ入力8ch、アナログ出力8chになります。また、デジタル入力16ch、デジタル出力16ch、アナログ出力16chなどへの変更など可能ですので、ご相談ください。

⑨ 10GEthernet、GMSL、MIPI CSI2、高速AD/DAなど対応した製品はありますか?

⑨ カスタマイズにて対応いたします。標準品MODEL CUBEでは対応できませんが、別プラットフォームにて提案が可能ですのでご相談ください。

⑩ CAN FD対応は可能ですか?

⑩ 標準品MODEL CUBEはCAN2.0B 2chですが、カスタマイズにて対応いたしますのでご相談ください。

⑪ MODEL CUBEに搭載するSimulink®モデルの設計依頼は可能ですか?

⑪ 可能ですので、ご相談ください。

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株式会社PALTEK 東日本営業部 Mobilityビジネス担当