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APPS-RT实时仿真系统
2009年11月11日    评论:    分享:

    来源:北京神州普惠科技有限公司

    来源:神州服联技术服务(北京)有限公司

    APPS-RT实时仿真系统是神州普惠公司推出的一套基于实时仿真应用的集成开发环境。用户通过APPS-RT可以实现与不同的物理设备相连,组成一个半实物仿真系统。利用半实物仿真系统,用户既可以方便的搭建控制原型,实现对控制算法、控制策略的设计和比较,以及优化控制参数的功能;同时也可以对设计出来的系统进行综合测试。
APPS-RT实时仿真系统采用主机—目标机的工作方式,主机和目标机之间通过Ehternet网连接。

其中,主机为一台普通PC机,主要完成以下功能:

      1)        系统建模和离线仿真;

      2)        目标机中所有I/O板卡的配置、维护和管理;

      3)        由Matlab/simulink模型生成可在目标机中实时运行的代码,并下载到目标机中;

      4)        仿真过程中模型参数的在线修改和仿真过程的实时监控;

      5)        驱动视景系统,将仿真结果以图像的形式实时显示;

      6)        读取保存在仿真机硬盘中的数据,进行仿真结果的后处理。

目标机包括机箱、CPU板和各种I/O接口卡,目标机主要完成以下功能:

      1)        仿真模型的实时计算;

      2)        接收主机给出的控制信号实现对目标机中所有I/O板卡的配置、维护和管理;

      3)        通过目标机中的I/O板卡与外部实际的物理设备相连,一方面将控制信号输出给实际设备,控制设备的运行;另一方面将设备的各种信息检测回目标机,对控制信号进行修正;

      4)        仿真过程中,接收主机发出的控制命令实现模型参数的在线修改,并将模型在每个仿真步长的计算结果反馈给主机;

      5)        通过反射内存卡实现将不同地点的系统互连,达到数据实时共享的目的。

 

 

系统功能

1)快速控制原型

 

     在控制原型中,实时仿真机、执行机构实物、被控对象和传感器实物组成一个闭环半实物仿真回路。其中,利用Matlab/simulink软件包开发控制算法,通过APPSIM软件自动生成可在VxWorks实时操作系统下运行的目标代码。实时仿真机配有A/D,D/A 和DIO等接口板卡,D/A和DO板卡的输出通过功率放大后与执行机构实物相连,A/D和DI板卡与各传感器连接,实时检测设备的工作状况。这样,仿真机就可实时地控制不同的物理设备,达到对控制算法、控制策略的设计、比较以及优化控制参数的功能。此外,在半实物仿真过程中,还可对实时仿真机中的参数进行在线修改,大大方便了系统的调试。

2)系统测试

    利用半实物仿真系统还可以对系统进行功能测试。此时,控制系统为实物设备,执行机构和被控对象用数学模型来替代。仿真机根据接收到的来自控制设备的控制指令,实时计算执行机构和被控对象的数学模型,并将被控对象的状态信息反馈给控制设备,用于修正控制指令。

 


 系统特点 
    1)开放的硬件体系结构,支持基于VME、cPCI总线丰富的CPU板和I/O板卡(AD、DA、DIO、SIO等);

   2)支持MATLAB/Simulink建模仿真平台;

   3)基于嵌入式实时操作系统VxWorks;

   4)模型即为“工程”的设计思想;

   5)操作方便,人机界面友好;

   6)仿真过程和硬件配置的自动管理;

   7)提供与MATLAB、LabView等流行软件的数据接口;

   8)实时性强,仿真最小步长可达ms级;

   9)实时视景显示。

 

半实物仿真的工作流程

用户在进行半实物仿真时,需要遵循“V型”开发流程:①对系统进行数学建模和离线仿真;②保留模型中需要在仿真机中计算的模块,并用硬件接口关系代替原来的信号传递关系;③生成实时代码,并将实时代码下载到仿真机中;④运行模型,进行仿真数据监视并在线修改仿真模型的参数;⑤当仿真过程结束后,将保存在仿真机硬盘中的数据读入主机,进行结果后处理。⑥控制原型测试。

 

仿真系统软硬件环境

1)    硬件组成

Ÿ          普通PC机(一台)

Ÿ          APPSRT半实物仿真机(一台),含配套的CPUI/O板卡

 

特性

u        Intel Pentium4 CPU 2.2GHz

u        400 MHz系统总线

u        Intel 852GME芯片组

u        512KB L2 Cache

u        1GB SDRAM内存

u        标准6U VME底板

u        SVGA/DVI显示接口

u        外部I/O接口

n          2RS-232串口

n          2USB接口

n          210/100M/1000M网口

u        1Watchdog定时器

u        216/32位定时器

u        A32/A24/D32/D16/D08(EO)/MBLT64/BLT32 VME64 Bus

u        PMC扩展接口

 

 

说明

本系统采用Intel Pentium4(或IBM 750GX PowerPC)处理器模块,工业标准的6U机箱支持丰富的基于VME总线的I/O板卡,该系统可用于实时数据处理、仿真和过程控制应用。

特性

u        Intel Pentium-M CPU 1.6GHz

u        400 MHz系统总线

u        Intel 855GME芯片组

u        1MB L2 Cache

u        1GB SDRAM内存

u        标准3U cPCI底板

u        SVGA/DVI显示接口

u        外部I/O接口

n          2RS-232串口

n          4USB接口

n          210/100M/1000M网口

u        2Watchdog定时器

u        32-bit/33MHz PCI bus

 

说明

本系统采用Intel Pentium M处理器模块,工业标准的3U机箱能支持多达11块的cPCI总线的I/O板卡,该系统性能可靠,性价比高。

1)    软件组成

Ÿ          操作系统:Windows 2000/XP

Ÿ          建模软件:MATLAB 7

Ÿ          实时操作系统:VxWorks

Ÿ          仿真运行和硬件配置管理软件:APPSIM

Ÿ          I/O板卡驱动模块库

 

I/O板卡驱动模块库

包括所有I/O板的驱动程序和I/O板基于Matlab的配置模块库。

 

APPSIM仿真运行和管理软件

APPSIM软件是APPS-RT实时仿真系统将硬件平台和其它软件平台进行集成和无缝连接的工具和桥梁,同时也是帮助用户进行半实物仿真的有力工具。

 

整个仿真过程分为:选择模型、模型准备、模型执行、在线调参、数据后处理5个步骤。

l          选择模型完成两个功能:选择实时仿真的模型;主机和目标机之间建立连接。

l          模型准备完成两个功能:模型的修改、编译、下载;仿真过程中需要监视和存储的变量设置。

l          模型执行完成三个功能:模型的执行、停止;每次仿真结束后目标机的远程复位。

l          在线调参主要完成仿真过程中的参数的在线修改和保存。

l          数据后处理完成两个功能:将存储在目标机上的仿真数据上传主机;将仿真数据转换成文本或excel的数据格式。

仿真过程中,目标机的工作状态显示在运行界面的Note窗口中。

 

特性

n          模型即为工程的设计思想

n          操作方便,3-7步即可完成仿真工作

n          自动代码生成

n          硬件配置的自动管理

n          变量的实时监视

n          模型参数的在线修改

n          针对用户的特殊要求,开发了专用模块,如转台驱动模块,反射内存模

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