隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)智能家電的需求日益趨向智能化、個(gè)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(lǐng)域系統(tǒng)優(yōu)以及 AI 技術(shù)融合等研發(fā)挑戰(zhàn)，涵蓋機(jī)械設(shè)計(jì)、電子線路、熱力學(xué)等硬件領(lǐng)域，以及多模式、AI 智能等的軟件算法。

基于模型的設(shè)計(jì)是一種數(shù)字化研發(fā)流程，在整個(gè)研發(fā)過(guò)程中系統(tǒng)地使用模型進(jìn)行數(shù)字建模、仿真和數(shù)值分析，以持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品；從 MATLAB 模型自動(dòng)化生成產(chǎn)品代碼，并借助自動(dòng)化工具對(duì)模型和代碼做充分的測(cè)試驗(yàn)證。

MathWorks 于 2024 年 11月 14-15 日參與了中國(guó)家用電器技術(shù)大會(huì)，期間分享了 MATLAB 基于模型的設(shè)計(jì)方法助力智能家電可持續(xù)創(chuàng)新，內(nèi)容包括：

硬件系統(tǒng)的基于模型設(shè)計(jì)與優(yōu)化

基于模型的設(shè)計(jì)加速?gòu)?fù)雜邏輯和算法開(kāi)發(fā)

自動(dòng)生成代碼用于原型開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品

模型和代碼的自動(dòng)化驗(yàn)證

▼掃描下方二維碼，立即獲取大會(huì)演講資料！▼（一）建模是智能家電數(shù)字化設(shè)計(jì)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(kù)和示例，例如空調(diào)熱交換過(guò)程、多 MCU 電機(jī)控制算法、主動(dòng)噪聲控制 ANC 等。

其中 Simscape 平臺(tái)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(jī)械、傳動(dòng)等，支持自然描述組裝原理圖，自動(dòng)導(dǎo)出方程式，并將 MATLAB 和 Simulink 功能與 Simscape 無(wú)縫對(duì)接。使用 Simscape，用戶(hù)可以?xún)?yōu)化系統(tǒng)要求，及早發(fā)現(xiàn)集成問(wèn)題，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和邏輯，優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)性能，無(wú)需硬件原型即可測(cè)試嵌入式軟件。

“使用 MATLAB、Simulink 和基于模型的設(shè)計(jì)，我們能夠快速執(zhí)行高抽象級(jí)別的預(yù)先驗(yàn)證、詳細(xì)電路設(shè)計(jì)以及整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)備級(jí)別的驗(yàn)證。”

—— Kenji Hamachi， ROHM

▼（二） 自動(dòng)化工具保障智能家電創(chuàng)新效率和質(zhì)量

隨著智能家電系統(tǒng)復(fù)雜性增加，軟件比重也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程已經(jīng)不再適用：編寫(xiě)軟件需求文檔、軟件開(kāi)發(fā)規(guī)格書(shū)，進(jìn)行評(píng)審確定，手寫(xiě)代碼，在硬件上反復(fù)調(diào)試和驗(yàn)證。例如，測(cè)試覆蓋度依賴(lài)于硬件和測(cè)試人員的能力、時(shí)間等因素，測(cè)試覆蓋度很難做到 100%；一些核心算法設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法有限，不能事先仿真驗(yàn)證，完全依靠整機(jī)測(cè)試，難度大，效率低。

區(qū)別于傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，基于模型的設(shè)計(jì)主要的時(shí)間投入到了需求分析、建模、以及模型的驗(yàn)證，并利用自動(dòng)代碼生成工具（如embedded coder）和測(cè)試驗(yàn)證工具（如 Simulink Coverage）減少人工任務(wù)和可能的人為錯(cuò)誤，提高開(kāi)發(fā)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

“對(duì)于整機(jī)的測(cè)試過(guò)程很枯燥，我們使用 Simulink 中的 Test Harness 做了預(yù)約加熱模型的測(cè)試框架，再用 MATLAB 編寫(xiě)腳本去做觸發(fā)，原來(lái)需要 45 天的測(cè)試，現(xiàn)在只用 40 分鐘就完成了所有測(cè)試。同時(shí)能達(dá)到 100% 覆蓋度，以及獲得每個(gè)用例的結(jié)果。”—— 范紀(jì)青 海爾智家股份有限公司

綜上所述，MathWorks 希望通過(guò)協(xié)助中國(guó)家電企業(yè)建立基于模型的設(shè)計(jì)研發(fā)流程，以推動(dòng)可持續(xù)創(chuàng)新，同時(shí)縮短研發(fā)周期，節(jié)省時(shí)間和成本，確保高質(zhì)量產(chǎn)品，進(jìn)一步取得和保持國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。