MATLAB之基于模型設計助力智能家電可持續(xù)創(chuàng)新

隨著生活水平的提高，消費者對智能家電的需求日益趨向智能化、個性化和綠色環(huán)保。智能家電企業(yè)面臨快速功能創(chuàng)新、多領域系統(tǒng)優(yōu)以及 AI 技術融合等研發(fā)挑戰(zhàn)，涵蓋機械設計、電子線路、熱力學等硬件領域，以及多模式、AI 智能等的軟件算法。

基于模型的設計是一種數(shù)字化研發(fā)流程，在整個研發(fā)過程中系統(tǒng)地使用模型進行數(shù)字建模、仿真和數(shù)值分析，以持續(xù)優(yōu)化產品；從 MATLAB 模型自動化生成產品代碼，并借助自動化工具對模型和代碼做充分的測試驗證。

MathWorks 于 2024 年 11月 14-15 日參與了中國家用電器技術大會，期間分享了 MATLAB 基于模型的設計方法助力智能家電可持續(xù)創(chuàng)新，內容包括：

硬件系統(tǒng)的基于模型設計與優(yōu)化

基于模型的設計加速復雜邏輯和算法開發(fā)

自動生成代碼用于原型開發(fā)和產品

模型和代碼的自動化驗證

▼掃描下方二維碼，立即獲取大會演講資料！▼（一）建模是智能家電數(shù)字化設計創(chuàng)新的第一步建模一般包括物理建模和邏輯算法建模。MATLAB 提供了豐富的工具箱，適用于家電研發(fā)的模型庫和示例，例如空調熱交換過程、多 MCU 電機控制算法、主動噪聲控制 ANC 等。

其中 Simscape 平臺及工具箱支持多域物理系統(tǒng)的非因果物理建模，包括電路、電池、流體、機械、傳動等，支持自然描述組裝原理圖，自動導出方程式，并將 MATLAB 和 Simulink 功能與 Simscape 無縫對接。使用 Simscape，用戶可以優(yōu)化系統(tǒng)要求，及早發(fā)現(xiàn)集成問題，設計控制系統(tǒng)和邏輯，優(yōu)化系統(tǒng)級性能，無需硬件原型即可測試嵌入式軟件。

“使用 MATLAB、Simulink 和基于模型的設計，我們能夠快速執(zhí)行高抽象級別的預先驗證、詳細電路設計以及整個系統(tǒng)的實際設備級別的驗證。”

—— Kenji Hamachi， ROHM

▼（二） 自動化工具保障智能家電創(chuàng)新效率和質量

隨著智能家電系統(tǒng)復雜性增加，軟件比重也越來越大，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)流程已經(jīng)不再適用：編寫軟件需求文檔、軟件開發(fā)規(guī)格書，進行評審確定，手寫代碼，在硬件上反復調試和驗證。例如，測試覆蓋度依賴于硬件和測試人員的能力、時間等因素，測試覆蓋度很難做到 100%；一些核心算法設計和驗證方法有限，不能事先仿真驗證，完全依靠整機測試，難度大，效率低。

區(qū)別于傳統(tǒng)的開發(fā)，基于模型的設計主要的時間投入到了需求分析、建模、以及模型的驗證，并利用自動代碼生成工具（如embedded coder）和測試驗證工具（如 Simulink Coverage）減少人工任務和可能的人為錯誤，提高開發(fā)效率和產品質量。

“對于整機的測試過程很枯燥，我們使用 Simulink 中的 Test Harness 做了預約加熱模型的測試框架，再用 MATLAB 編寫腳本去做觸發(fā)，原來需要 45 天的測試，現(xiàn)在只用 40 分鐘就完成了所有測試。同時能達到 100% 覆蓋度，以及獲得每個用例的結果?！薄?范紀青 海爾智家股份有限公司

綜上所述，MathWorks 希望通過協(xié)助中國家電企業(yè)建立基于模型的設計研發(fā)流程，以推動可持續(xù)創(chuàng)新，同時縮短研發(fā)周期，節(jié)省時間和成本，確保高質量產品，進一步取得和保持國際競爭優(yōu)勢。