利用 SIRIUS OS 和基于模型的设计，Sokratel 为可再生能源与工业系统实现了多速率、实时控制。
随着全球各行业加速向电气化、自动化和可再生能源转型，对可预测、高性能的实时控制系统的需求日益增长，以支持可靠且经济实惠的电力供应。这些系统必须在保持精确同步的同时协调多个时间关键型工作负载，特别是在大规模工业和能源应用中。
Sokratel 是一家总部位于德国的公司，专注于汽车与工业自动化系统。该公司与 AMD 合作，通过由 AMD Zynq UltraScale+ MPSoC 器件提供支持的实时嵌入式软件平台 Sokratel SIRIUS OS 来满足这些需求。SIRIUS OS 通过将可编程逻辑、多核处理与紧密集成到 MATLAB® Simulink® 中的基于模型的设计工作流程相结合，使工程师能够在单个器件上部署复杂的多速率控制应用。
该解决方案旨在缩短开发时间、简化系统设计，并提供风力发电机组控制等要求严苛的应用所需的性能。
项目挑战
Sokratel 为众多行业的嵌入式系统、工业通信及自动化提供工程服务与软件平台。
Sokratel 嵌入式软件工程师 Malte Jongmanns 表示：“我们服务于两大行业：汽车与工业自动化。我们在自动化领域具备多项核心能力，提供从物联网（ IoT ）、概念验证开发到设备软件部署的全方位服务。我们还开展大量咨询业务，尤其是在风力发电机组等能源领域。”
Sokratel 的核心差异化优势之一是，能够将高层次的基于模型的控制设计与低层次的嵌入式实现方案连接起来，从而使控制工程师能够更高效地从仿真过渡到已部署的硬件。
现代工业控制系统，特别是用于可再生能源与大规模自动化中的系统，必须满足严格的实时同步要求。在大型风力发电机组中，控制系统必须以极低的时延运行，同时在多个分布式逆变器单元之间保持精确同步。控制环路频率可达数百千赫兹，而时序抖动必须保持在几十纳秒以内，以确保电网交互的稳定性。
同时，这些系统往往需要运行多个具有不同时序要求的工作负载。时间关键型电力电子控制可能需要纳秒级精度，而监控、诊断和通信任务则以微秒或毫秒的时间尺度运行。将这些工作负载整合到单一平台上，会给调度、通信和资源隔离带来复杂性。
另一个挑战源于基于模型的设计日益普及。许多控制工程师在 MATLAB Simulink 中开发算法，但在没有集成工作流程的情况下，将这些模型转化为可部署到硬件的 FPGA 设计和嵌入式软件不仅耗时，而且容易出错。
解决方案
该公司通过构建 SIRIUS OS——由 AMD Zynq UltraScale+ MPSoC 器件提供支持的实时嵌入式软件平台，解决了这些挑战。该平台使用可编程逻辑进行时间关键型控制，同时在多核处理器上运行更高层级的任务，从而支持应用在单个器件上实现一致的实时运行。
Jongmanns 表示：“我们的客户希望以一种便捷的方式，将所有以不同时间尺度运行的应用集成到单个器件中。AMD Zynq UltraScale+ MPSoC 提供了一种在单个器件上处理所有时间尺度的便捷方式。”
SIRIUS OS 通过直接与 MATLAB Simulink 集成进一步简化了开发，使控制工程师能够部署设计，而无需深厚的 FPGA 或嵌入式软件专业知识。
Jongmanns 指出：“借助我们的 SIRIUS 软件，我们摆脱了这种复杂性。只需点击一个按钮，模型就可以被传输到不同的处理内核，并在 AMD 器件上彼此交互。”
除了模型部署，SIRIUS OS 还提供实时任务调度、核间通信、安全启动、远程固件更新等功能，并支持与各种物联网平台集成。此外，通过整合 AMD TSN 子系统 LogiCORE IP，确定性工业通信可由时间敏感网络提供支持。
这些功能对于需要可靠性与长期可维护性的工业自动化和能源基础设施系统至关重要。
设计成效
AMD Zynq UltraScale+ MPSoC 与 Sokratel SIRIUS OS，共同为 Sokratel 及其客户在可再生能源与工业自动化应用领域带来了可衡量的收益。
Jongmanns 表示：“现代风力发电机组需要极快速、确定性且可靠的控制系统。借助 Zynq MPSoC 器件和 SIRIUS OS，我们能够满足这些要求，同时仍保持灵活性与可扩展性。”
通过在单个器件上整合多个实时工作负载，客户能够降低系统复杂性，同时保持确定性的系统行为。
时间关键型控制功能在可编程逻辑中实现，而较高层次的监控和通信任务则在处理系统上运行，从而允许具有不同时序要求的工作负载同时运行。
与 MATLAB Simulink 的集成减少了从基于模型的设计转向已部署硬件所需的工作量。FPGA 逻辑与嵌入式软件的自动生成实现了更快的迭代周期，并减少了对专门的 FPGA 专业知识的依赖，使团队能够专注于控制算法开发。
在风能应用中，该解决方案实现了分布式逆变器单元之间的亚微秒级同步——这是稳定并网的必要条件。
除风力发电机组外，Sokratel 还将该平台应用于汽车、机器人、运动控制以及工业网络应用中，通过统一的硬件和软件基础支持更广泛的应用。
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