Hardware-in-the-loop (HIL) is een testmethode waarbij fysieke hardware componenten worden gebruikt om in een simulatie realistische scenario’s te testen. Een fysiek systeem (controller, motor etc) wordt aangesloten op een computersimulatie die het gedrag van andere systemen/ schakels binnen een systeem nabootst. Een dergelijke simulatie kan een systeem aan een groot scala van virtuele condities blootstellen. Zo is er minder noodzaak voor dure en tijdrovende veld simulaties met enkel fysieke test componenten. HIL wordt dus gebruikt om te verzekeren dat hardware effectief en veilig functioneert binnen complexe systemen, in de industrie en ook bij voertuigen zoals auto’s en vliegtuigen.
Waar wordt Hardware-in-the-loop gebruikt?
HIL wordt zoals al gezegd gebruikt in de industrie, maar vooral ook bij het testen van systemen die in voertuigen worden gebruikt. Zo worden bijvoorbeeld aandrijflijnen van auto’s vaak met HIL getest. Een aandrijflijn wordt dan aangesloten aan een real-time simulation; een simulatie van een fysiek proces dat zich binnen dezelfde tijdspanne als dit in de echte wereld zou gebeuren voltrekt. Verbonden met deze simulatie en soms ook met andere hardware wordt getest hoe de aandrijflijn reageert op verschillende snelheden, ladingen en omgevingsfactoren.
Ook zogenoemde ADAS (Advanced Driving Assistance Systems) worden veelal met HIL methodes getest. Zo kan er worden getest hoe een adaptive cruise control systeem reageert op een snel remmende auto voor die van de bestuurder. Dergelijke tests zouden, uitgevoerd buiten een simulatie, gevaarlijk of toch in ieder geval extreem kostbaar zijn. Zeker bij vliegtuigen zijn tests buiten een simulatie natuurlijk haast onmogelijk. Bijna alle systemen binnen een vliegtuig worden daarom met HIL getest.
Uitdagingen voor Hardware-in-the-loop
Net is besproken waar en hoe HIL testen wordt gebruikt. Daarbij zijn vanzelfsprekend meerdere voordelen van het testen met HIL aan het licht gebracht. Er zijn echter ook nog grote uitdagingen voor deze moderne testmethode. Ten eerste is de beschikbaarheid van pure sensordata een probleem. Een perfecte simulatie bestaat (voor zover wij weten) niet; simulaties zullen dus altijd bepaalde gebreken vertonen. Zo is het niet mogelijk om alle omgevingsfactoren van de echte wereld in een simulatie te verwerken, net zo min als het mogelijk is om de perfecte structuur van een wegdek na te bootsen. Het risico blijft zo bestaan dat er een probleem in de hardware zit dat in de simulatie niet naar voren komt. Een ander probleem dat HIL met zich mee brengt is de gebrekkige rekening die simulaties kunnen houden met menselijk gedrag . Zelfs als een echt mens een gesimuleerde auto bestuurt (waarvan een hardware component wordt getest) blijft het vertoonde gedrag onbetrouwbaar; immers reageert een mens mogelijk totaal verschillend op dezelfde situatie in en buiten een simulatie. Hoe en of deze problemen zullen worden aangepakt moet de toekomst uitwijzen.
