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Slide # (of 42) 薛定宇、陈阳泉著基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用(第2版)，清华大学出版社，2010 第9章 半实物仿真与实时控制 搭建起数字仿真与实时控制之间桥梁 半实物仿真工具 dSPACE, Quanser+WinCon, NIAT+FlexControl 主要内容 Simulink仿真的实时工具RTW dSPACE简介与常用模块 Quanser简介与常用模块 半实物仿真与实时控制实例 基于NIAT的低成本半实物仿真简介 9.1 Simulink仿真的实时工具RTW 半实物仿真指的是仿真系统中部分为实物，部分为数值仿真代码组成的仿真模式 “硬件在回路”(hardware-in-the-loop，HIL)的仿真，又称为半实物仿真 快速原型设计技术(rapid prototyping) 本节主要内容 半实物仿真简介 独立程序的自动生成 实时仿真与目标计算机仿真 基于xPC Target的半实物仿真方法 9.1.1 半实物仿真简介 实时工具 (Real-Time Workshop，RTW）： 由Simulink的框图生成优化语言(如C和Ada)代码 控制与快速原型设计所需的代码 实时工具嵌入式代码生成器(Real-Time Workshop Embedded Coder)： 可以用来开发嵌入式操作系统的C语言程序 Real-Time Windows Target和xPC Windows Targets Simulink描述的控制器直接通过输入、输出卡 RTW的地位与作用 9.1.2 独立程序的自动生成 Simulink仿真模型可以转换为可执行文件，可以脱离MATLAB/Simulink运行 必须使用定步长仿真算法，不能用变步长 Tools | Real-Time Workshop | Build Model 可以生成exe文件，脱离MATLAB语言可以运行 仿真结果将生成后缀为mat的透明文件，存储仿真结果，tout和yout分别存为rt_tout、rt_yout 可以加速仿真过程 还可以选择Accelerator仿真模式，在MATLAB下运行，不能脱离该环境 例：c8fstr1.mdl模型的实时化 修改算法为定步长0.001s 生成新的c9fstr1.mdl，PreLoadFcn设置成 脱离MATLAB运行 仿真结束后，将结果传递到MATLAB Accelerator仿真模式 9.1.3 实时仿真与目标计算机仿真 主机(host):运行MATLAB/Simulink的计算机 目标计算机(target):实际运行Simulink所生成的可执行文件的计算机 通过RS232接口或TCP/IP协议与主机相连，共同完成实时仿真任务 允许主机和目标计算机使用同一计算机 Real-Time Windows Target的安装 Simulation菜单支持的仿真状态 正常仿真模式 Normal： 默认方式，Simulink正常模式 加速仿真模式 Accelerator： 自动将Simulink模型生成.mexw32可执行文件 外部仿真模式 External： 允许在没有安装MATLAB的机器上直接运行， 由Tools | Real-Time Workshop | Build model命令自动生成可执行代码 “硬件在回路”和“处理器在回路”的仿真模式 例：Van der Pol方程仿真 原始模型：c9mvdp1.mdl，定步长设置 DOS(4GW) Real-Time Target：DOS下目标程序 RTW Embedded Coder：嵌入式操作系统的程序 Rapid Simulation Target：快速仿真目标程序，主要用于需要频繁进行仿真的过程，如Monte Carlo仿真。 Real-Time Windows Target： 实时的、Windows下可以运行的目标程序 Tornado (VxWorks) Real-Time Target：Tornado系统下运行的实时目标程序 9.1.4 基于xPC Target的半实物仿真方法 xPC Target的主要特色为： 在没有安装Microsoft Windows的目标计算机上运行 最高的采样速率可达100kHz， 取决于处理器本身 支持各种各样的常用标准输入、输出设备 允许在主机或目标计算机上进行交互式的参数调试 在主机和目标计算机上交互显示数据和信号 支持通过RS232或TCP/IP协议的主机与目标计算机通信方式 用xPC的Target Embedded选项开发嵌入式控制器 9.2 dSPACE简介与常用模块 dSPACE (digital Signal Processing And Control Engineering）