控制参数开发
在定义的姿态和运动剖面下，比较 PID 及相关控制参数对实际系统的影响，并在同一场景中考察不同设置。
定义
HIL 测试：控制硬件 位于测试回路之中。
硬件在环（HIL）是一种测试方法：真实控制硬件与仿真系统或仿真环境在闭环中交互。硬件输出影响测试模型，模型或实物测试台产生的反馈再返回控制器。这样，软件行为便可与真实硬件及其接口一起评估。
三轴运动平台还会改变无人机的实际姿态。其 IMU 及其他与姿态相关的传感器经历真实的旋转运动，而测试所需的其他动力学则通过模型和数据接口处理。X1 将这种实际运动与实测角度基准和可配置的测试场景相结合。
测试回路
闭环 HIL 回路的 五个阶段
- 1测试场景与模型定义目标姿态、运动剖面或动态效应。
- 2运动与驱动平台在所选配置的限值内施加实际轴运动。
- 3飞行器与传感器被测硬件通过自身的感知与控制链对姿态变化作出响应。
- 4测量与反馈记录编码器、IMU 及选定附加传感器的数据，并与飞行器遥测相关联。
- 5分析与迭代将测得的响应与测试目标比较，然后优化控制参数和场景。
可测试内容
基于 X1 的 测试应用
飞控与自动驾驶仪测试台上的典型工作：从 PID 整定、IMU 与传感器融合检查到回归测试。
传感器融合与姿态估计
结合编码器基准评估 IMU 和磁力计数据，在应用的测量范围内研究安装方向、零偏和校准的影响。
动态效应与干扰
使用应用定义的干扰力矩输入配置闭环场景，在所选模型和实际运动所代表的条件下评估控制响应。
版本对比与回归
在硬件或软件更新后重复相同的测试序列，通过在相同条件下比较测量数据和飞行器数据来跟踪改动的影响。
飞手操控测试
同时观察遥控输入、平台运动和飞行器响应，将操作人员交互纳入实验室测试计划以评估控制行为。
稳定传感器与载荷
在受控运动下考察对姿态敏感的模块和稳定传感器的响应，并根据产品需求调整安装方式、数据接口和测量范围。
对比
HIL、SIL 与飞行测试： 在验证中各司其职。
每种方法提供不同类型的证据。有效的测试计划会将早期软件开发、真实硬件评估和外场验证结合起来。
| 指标 | SIL | 基于 X1 的 HIL | 飞行测试 |
|---|---|---|---|
| 实物部分 | 控制软件；飞行器和传感器均为模型。 | 控制器、传感器、连接和实际姿态运动。 | 飞行器、环境和飞行交互。 |
| 建模 / 受限范围 | 飞行器动力学、传感器和环境。 | 取决于场景的模型；平动和气动并非全部为实物。 | 场景和测试场地所覆盖的运行条件。 |
| 风险与环境 | 无需实体测试飞行器。 | 飞行器固定于夹具；运动和旋转部件需要明确的测试搭建。 | 需管理飞行、环境和运行风险。 |
| 可重复性 | 模型和输入相同时很高。 | 程序化剖面与实测角度基准。 | 受天气、飞手、场地和飞行器状态影响。 |
| 硬件效应 | 无法直接测量实际传感器或线缆效应。 | 可研究安装、零偏、校准、接口和时序效应。 | 在运行中可见；但较难分离原因。 |
| 典型用途 | 算法开发和基于模型的评估。 | 控制调参、集成、回归和配置化质检。 | 运行行为与最终外场验证。 |
集成
为与您的系统 集成而设计。
我们会综合考虑您现有的测试体系，从飞控到分析软件。实际运动、遥测、模型和记录接口将根据您的控制架构和验证目标进行配置。
- ArduPilot 与 Pixhawk
- X1 实验室工作中采用的集成方法，将飞行器遥测与实际姿态运动结合在同一流程中。每种新的飞行器搭建、软件版本和数据通路都在项目范围内处理。
- PX4 与自研控制系统
- 通过传感器反馈、数据接口和测试模型确定集成范围，并根据所选硬件和软件调整连接方式和控制架构。
- 实时数据与分析
- 以太网/UDP 遥测和 USB 通信可连接监控、记录和外部分析流程。数据字段和记录结构根据测试计划配置。
- 基于模型的开发与数字孪生
- 通过 MATLAB/Simulink Embedded Coder PIL/HIL 工作流和 ROS 2/Gazebo 接口，将模型、控制和实物测试层连接起来。同步方式和数据映射在集成阶段确定。
对比
用相同的工程标准 比较各种测试方法。
飞行测试、软件仿真和实物测试台各有用途。X1 将真实硬件、受控三轴运动和测量整合到同一实验室流程中。
| 指标 | 飞行测试 | SIL 仿真 | 推力测试台 | 球铰 / 系留测试台 | INFINITE-HIL X1 |
|---|---|---|---|---|---|
| 真实飞控与传感器 | 满足真实硬件 | 不满足仅有模型 | 部分满足 / 取决于配置取决于搭建方式 | 满足可安装硬件 | 满足飞行器 / 主板 / 传感器 |
| 三轴实际姿态运动 | 满足取决于飞行器能力 | 不满足无实际运动 | 部分满足 / 取决于配置固定 / 受限轴 | 部分满足 / 取决于配置角度受限 | 满足受控横滚 / 俯仰 / 偏航 |
| 连续 360° 旋转 | 部分满足 / 取决于配置取决于机动 | 满足虚拟旋转 | 不满足非主要功能 | 部分满足 / 取决于配置受机械 / 线缆限制 | 满足每轴均有滑环 |
| 对飞行器的风险 | 不满足飞行 / 坠毁风险 | 满足无需实体飞行器 | 部分满足 / 取决于配置存在旋转部件风险 | 部分满足 / 取决于配置取决于固定方式 | 满足夹具上的受控测试 |
| 可重复的程序化剖面 | 部分满足 / 取决于配置受天气 / 飞手 / 场地影响 | 满足相同模型 / 输入 | 部分满足 / 取决于配置指令序列有限 | 部分满足 / 取决于配置取决于驱动 / 控制 | 满足程序化运动 / 测试序列 |
| 实测姿态基准 | 部分满足 / 取决于配置机载传感器 / 外部基准 | 满足数值基准 | 部分满足 / 取决于配置需额外测量 | 部分满足 / 取决于配置需额外测量仪器 | 满足绝对式编码器 / IMU |
| 生产质检适用性 | 部分满足 / 取决于配置外场与运行负担大 | 部分满足 / 取决于配置无实物验证 | 部分满足 / 取决于配置电机 / 推力子系统 | 部分满足 / 取决于配置取决于测量 / 自动化 | 满足逐台数据 / 合格判定 |
对勾：满足 · 叉号：不满足 · 短横：部分满足或取决于配置。风险一行中的对勾表示条件更可控，并非零风险。SIL 中的旋转与基准均为虚拟。