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Simulink产品系统介绍

更新时间:2012/11/28 16:52:21

1、概述

实时仿真系统RT-eSim是一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台,实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接。实时仿真系统采用vxworks实时系统或linux操作系统,其拥有实时性强,可靠性高,扩充性好等优点。硬件系统中的处理器具有高速的计算能力,并配备了丰富的I/O支持,用户可以根据需要进行组合;软件环境的功能强大且使用方便,包括实现代码自动生成/下载和试验/调试的整套工具。

实时仿真系统,为用户提供仿真用的物理平台与simulink下配套的驱动库,使用时,直接从simulink库里拖出对应的库模块,即可以随意搭建自己的算法与应用,让用户不再担心硬件平台与硬件接口驱动软件的设计,只须关心自己的算法验证与功能验证。

实时仿真系统,可以完成从系统建模、分析、离线仿真直到实时仿真的全过程,可使开发人员全神贯注于控制方案的构思而不必再在琐碎的杂务上花费相当多的时间,从而可以大大缩短开发周期。

2、快速控制原型和硬件回路仿真

要实现快速控制原型,必须有集成良好便于使用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试工具。本实时系统允许反复修改模型设计,进行离线及实时仿真。这样,就可以将错误及不当之处消除于设计初期,使设计修改费用减至最小。

使用快速原型控制技术,可以在费用和性能之间进行折衷;在最终产品硬件投产之前,仔细研究诸如离散化及采样频率等的影响、算法的性能等问题。通过将快速原型硬件系统与所要控制的实际设备相连,可以反复研究使用不同传感器及驱动机构时系统的性能特征。而且,还可以利用旁路技术将原型电控单元或控制器集成于开发过程中,从而逐步完成从原型控制器到产品型控制器的顺利转换。

快速控制原型的关键是代码的自动生成和下载,只需鼠标轻轻一点,就可以完成设计的修改。

HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)—半实物仿真

当新型控制系统设计结束,并已制成产品型控制器,需要在闭环下对其进行详细测试。但由于种种原因如:极限测试、失效测试,或在真实环境中测试费用较昂贵等,使测试难以进行,例如:在积雪覆盖的路面上进行汽车防抱死装置(ABS)控制器的小摩擦测试就只能在冬季有雪的天气进行;有时为了缩短开发周期,甚至希望在控制器运行环境不存在的情况下(如:控制对象与控制器并行开发),对其进行测试。本实时仿真系统的 HIL 仿真将助您解决这一问题。

 

3 开发流程:

快速控制原型机主要基于下列工具:

1. MathWorks 公司 Simulink :用来进行基于方框图的离线仿真,在Simulink中搭建完成控制算法设计。根据需求,将输入输出接口的驱动模块拖入simulink工作界面,搭建完成控制系统,在系统参数设置中,完成相应的配置。

2. MathWorks 公司 Real-Time-Workshop: 将simulink环境下搭建完成的控制系统自动检测,利用RTW工具,将控制系统框图生成 C 代码。

3. 利用RT-eSim实时系统工具,用来产生于硬件系统相关的代码,使代码可以运行在单处理器和多处理器的操作系统中,并编译生成可执行文件,自动下载到下位机上运行。(下位机上运行的系统为vxworks操作系统/linux操作系统)

4. 利用RT-eSim实时系统工具,实现Simulink上位机与下位机之间数据交换,在Simulink工作环境同,检测下位机的运行情况;同时还可以通过手动,在simulink工作环境中实现在线调参。

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图表 1 RT-eSim开发流程图

利用快速控制原型机,可以完成从系统建模、分析、离线仿真直到实时仿真的全过程,可使开发人员全神贯注于控制方案的构思而不必再在琐碎的杂务上花费相当多的时间,从而可以大大缩短开发周期。

4 应用行业

RT-eSim应用于军工(大型舰船动力系统仿真设计、控制算法研究、培训)、电力(各种类型火电机组和水电机组的仿真设计、培训)、能源(水力、热力、燃气、输油等管网仿真设计及培训)、暖通(工业锅炉操作培训、中央空调系统仿真设计及培训)、化工(水泥生产过程、煤气化、水处理等操作培训)、航空(飞机起落架、控制系统及显控系统验证)、航天(卫星姿态仿真、飞行及着陆轨道仿真及外围执行机构的仿真)、车辆(车辆内部控制系统)、轨交、兵器(导弹轨迹等)、船舶等领域得到了广泛应用等领域。

 

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图表 2 应用模型

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图表 3 实际应用框图

 

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图表 5 航空行业应用

 

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图表 6 大型机机械应用

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图表 7 汽车行业应用


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图表 8  教学培训应用示意平台

 


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