National Instruments gab die Markteinführung des NI LabVIEW 8.5 Control Design and Simulation Module bekannt, bei dem es sich um eine Erweiterung der Plattform für das grafische Systemdesign LabVIEW handelt. Diese unterstützt Anwender dabei, das Verhalten von offenen Regelkreismodellen zu analysieren, geschlossene Regelkreise zu entwerfen, Systeme zu simulieren und Echtzeitimplementierungen zu erstellen.

Das LabVIEW Control Design and Simulation Module kann leicht in NI-Softwarewerkzeuge wie das LabVIEW Statechart Module integriert werden, so dass sich Steuerungen und Regelungen ereignisbasiert entwerfen und simulieren lassen.

Das LabVIEW Control Design and Simulation Module kann leicht in NI-Softwarewerkzeuge...

Die neueste Version des Moduls verfügt über neue Designfunktionen, wie beispielsweise analytische PID (Proportional Integral Derivative) zur Verbesserung der Regelkreisstabilität eines Systems und Model Predictive Control bei Mehrgrößensystemen (MIMO-Systemen). Das LabVIEW Control Design and Simulation Module bietet zudem erweiterten Support von LabVIEW MathScript, da es 18 neue .m-Dateifunktionen bietet, um Aufgaben wie die Erstellung von Modellen, die Festlegung der Anbindung von Modellen sowie die Analyse der Systemstabilität zu vereinfachen.

„Das LabVIEW Control Design and Simulation Module reduziert die Zeit erheblich, die wir für die Entwicklung der dynamischen Positionierung auf einer zweigeteilten Klappschute benötigten“, so Miguel Taboada, Steuer- und Regelungstechniker bei Seaplace, einem Offshore- und Schiffsbautechnikunternehmen in Madrid, Spanien. „Das Modul hat es uns leicht gemacht, unsere verschiedenen Steuer- und Regelalgorithmen zu simulieren und den Programmcode ohne Hardwareeinsatz zu testen. Als wir die gewünschten Ergebnisse bei der Simulation erhielten, konnten wir den grafischen Code, der mit dem Modul erstellt wurde, erneut verwenden und ihn auf realer Hardware einsetzen und auf Fehler untersuchen – alles innerhalb eines Tages.“

Time is money

Eine neue zeitsparende Funktion des LabVIEW Control Design and Simulation Module ist die analytische PID-Fähigkeit. Bisher haben Anwender die richtigen Parameterwerte eines PID-Reglers festgestellt, indem sie ihre Controller probeweise abstimmten. Die analytische PID-Funktion stellt Anwendern Funktionen zur Verfügung, mit denen sie Sätze von PID-Parameterwerten für ein vorgegebenes Systemmodell automatisch finden können. So können sie unerwünschtes Verhalten während der Entwicklung leicht vermeiden und die Systemstabilität verbessern.

Die neueste Version des Moduls umfasst überdies Model Predictive Control (MPC), einen gängigen Algorithmus, der in der Industrie zur Regelung von MIMO-Systemen (Multiple Input, Multiple Output) in komplexen Prozesssteuerungsanwendungen eingesetzt wird. Anwender können mithilfe der MPC-Funktion Controller erstellen, die den Regler anpassen, noch bevor eine Änderung am ausgegebenen Sollwert tatsächlich auftritt. Diese Fähigkeit, das Modellverhalten vorauszusagen, trägt in Verbindung mit traditioneller Rückkopplung dazu bei, dass der Controller Anpassungen vornimmt, die nahtloser ablaufen und näher an den optimalen Werten für die jeweiligen Regleraktionen liegen.

Einfache Implementierung

„Model Predictive Control ist eine wertvolle Technik für die Industrie, die Ingenieuren, die mit der textbasierten Programmierung nicht so vertraut sind, vielleicht nicht so zugänglich ist“, so Michael Grimble, technischer Leiter von ISC Ltd. und Professor für Industriesysteme am Industrial Control Centre an der University of Strathclyde in Glasgow, Schottland. „Durch die Ergänzung der MPC-Funktionalität beim LabVIEW Control Design and Simulation Module stellt National Instruments ein sehr intuitives Werkzeug mit einer einfachen, echtzeitfähigen Oberfläche für die Implementierung bereit. Das sollte Anwendern erhebliche Vorteile bieten, die Prozess- oder Maschinenregelungsanwendungen in Bereichen wie etwa der Automobil- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie durchführen zu können und ist selbst für den Hochschulbereich von Nutzen, wo das Voraussagen des Modellverhaltens häufig einen entscheidenden Schritt bei der Entwicklung anspruchsvoller Steuerungen und Regelungen darstellt.“

Das LabVIEW Control Design and Simulation Module kann leicht in NI-Softwarewerkzeuge wie z. B. das LabVIEW Statechart Module integriert werden, so dass sich Steuerungen und Regelungen ereignisbasiert entwerfen und simulieren lassen. Es ermöglicht auch eine Integration in das LabVIEW Real-Time Module für Rapid Control Prototyping und Hardware-in-the-Loop-Anwendungen sowie den Systemeinsatz. Anwender können das Modul außerdem zusammen mit dem LabVIEW System Identification Toolkit und I/O-Geräten von NI einsetzen, um zuverlässige, auf Messungen basierende Controller zu entwickeln.