CN101609614A - 一种半实物仿真系统的仿真平台及对目标系统进行在线调参的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仿真技术领域，特指一种半实物仿真系统的仿真平台及对目标系统进行在线调参的方法。其技术方案是：主机内有一原型创建模块和一在线调参模块分别与目标系统进行联通；所述的原型创建模块可创建各种由硬件实物控制的被控对象的虚拟模型，并可创建一包含目标系统中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；在线调参模块设置有一工具模块，利用该工具模块可获取原型创建模块创建的ASAP2文件中的有关信息；然后，可根据获取的ASAP2文件中的有关信息对目标系统的相应模块数据进行读写。本发明有效地解决了优良界面下进行在线调参的仿真平台设计问题；可广泛应用于半实物仿真系统中。
Description
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，特指一种半实物仿真系统的仿真平台及对目标系统进行在线调参的方法。
背景技术
一个典型的半实物仿真系统由主机1、目标系统2和硬件实物3三个部分组成。主机1创建各种原型，并生成和下载运行于目标系统上的代码。目标系统2可以是另一台PC机，也可以是一个嵌入式系统；用于运行实时算法。硬件实物3是现实世界中的对象，由目标系统2控制，仿真的目标就是在硬件实物3上验证算法的正确性。
传统仿真的开发模式通过手工编写代码在目标系统2上运行，通过观察和测量硬件实物3来验证算法的正确性。这种开发方式的缺点是显而易见的；
首先，手工编写的代码的正确性很难保证，开发人员往往要在调试程序上耗费大量的时间；即使代码编译通过，而编写出的程序是否符合算法也很难保证.
其次，若系统运行结果不符合期望或要修改系统参数只能重新编译、下载修改后的代码到目标系统。这种仿真系统的效率显然是十分低下的。
针对传统开发模式的缺点，一种改进的方法是采用Simulink进行仿真；如附图1所述。Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包为开发者提供了模块化的系统级仿真环境，利用Simulink进行系统设计，结合Real-Time Workshop(RTW，实时工作环境)工具箱用于自动目标代码生成，用户可以把主要的精力集中在系统的算法原理上，而不需要关心代码的具体实现细节。同时利用Link for CCS Studio(建立软件联接环境)等针对目标硬件开发平台的工具箱，仿真平台可以和目标系统2的开发平台实现无缝连接，仿真平台自动生成代码并在硬件开发平台上自动编译、下载运行。这样结合Simulink和RTW，用户可以快速的实现目标系统2的半实物仿真。
而大量的仿真应用需要实现对系统的标定和测量，针对这一需求，Simulink提供了外部模式的方法来实现仿真过程中主机1和目标系统2之间的通信。用户可以根据主机1与目标系统2的互连接口的连接形式选择合适的通信协议建立外部模式连接；典型的通信协议有串口通信协议，TCP/IP协议和共享内存等。如果当前的通信协议在Simulink中没有提供支持，Matlab提供了完整的C语言示例代码和模板来帮助用户编写通信协议栈，建立自定义的外部模式连接。
利用Simulink外部模式，用户可以实现对目标系统2的实时控制，可以实时地获得目标系统上某一变量的当前取值，也可以动态的更改目标系统的参量，从而实现对目标系统的在线标定和测量。
虽然利用Simulink的外部模式可以实现系统的在线标定，但是外部模式自身支持的通信协议数量有限，而自定义的通信协议必须兼顾主机和目标系统，编写往往较为复杂。同时外部模式缺乏直观的图形界面，对于复杂系统的调参，可能会对整个系统的标定造成困难。
发明内容
本发明解决的技术问题之一在于提供一种针对现有仿真平台的上述缺陷，可利用图形界面对目标系统进行在线调参的半实物仿真系统的仿真平台。
本发明解决的技术问题之二在于提供一种对目标系统在线调参的仿真平台的在线调参的方法。
本发明解决上述技术问题之一的技术方案是：由一主机构成，所述主机内有一原型创建模块和一在线调参模块分别与目标系统进行联通；所述的原型创建模块可创建各种由硬件实物控制的被控对象的虚拟模型，并可创建一包含目标系统中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；在线调参模块设置有一工具模块，利用该工具模块可获取原型创建模块创建的ASAP2文件中的有关信息，然后，可根据获取的ASAP2文件中的有关信息对目标系统的相应模块数据进行读写。
所述的在线调参模块的工具模块是一可读取ASAP2文件，并与目标系统建立连接、读写目标系统指定内存地址数据等的功能模块。
本发明解决上述技术问题之二的技术方案是：
先由主机的原型创建模块创建一包含目标系统中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；
然后，在线调参模块调取ASAP2文件，并读取ASAP2文件中的地址信息；
再对目标系统指定内存地址的数据进行读写。
更具体而言，是利用在线调参模块的工具模块打开ASAP2测量文件后，获取变量类型和取值范围；再与目标系统建立连接；然后，读取变量初始值；最后再根据需要对相应内存地址的参量进行在线调参。
本发明结合LabVIEW在设备通信和界面设计上的优点，可以引入LabVIEW替代Simulink的外部模式进行在线调参。其优点是可以充分利用RTW的自动代码生成的功能，并能对目标系统进行在线调参；提高了系统的开发效率。为了实现LabVIEW与目标系统的通信，在LabVIEW下开发一个调参工具模块。该工具模块提供与目标系统进行通信的功能模块和根据测量文件获取变量在目标系统内存中的地址的功能模块。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
附图1是运用现有仿真平台的仿真系统框图；
附图2是运用本发明仿真平台的仿真系统框图；
附图3是本发明仿真平台运行框图；
附图4是本发明在线调参流程图。
具体实施方式
见附图2，本发明的半实物仿真系统仿真平台由一主机1构成，所述主机1内有一原型创建模块11和一在线调参模块12分别与目标系统2进行联通；所述的原型创建模块11主要由Smulink构成，可创建各种由硬件实物控制的被控对象的虚拟模型。Simulink还提供了ASAP2文件生成工具，ASAP2文件是由ASAM(Association for Standardization of Automation and Measuring Systems，自动控制与测量系统标准协会)提出的一种针对目标系统测量的数据文件格式，ASAP2描述文件包含目标系统2中有关数据对象的全部信息，如特征值(参数，曲线，MAP图等)，真实及虚拟测量值，及变量依赖关系等。在Simulink环境下修改配置，可以使得用户在Simulink中建立好系统模型，并进行自动代码生成后，同时生成一个ASAP2文件。
在线调参模块12采用LabVIEW来建立图形界面以进行在线标定。LabVIEW是NI公司开发的虚拟仪器软件，使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。利用LabVIEW，用户可以方便的设计仿真平台的用户界面，快速的实现自动化测量。LabVIEW还提供了远程控制的工具包，用户可以通过该工具包实现对VI的远程控制。利用LabVIEW提供的工具库，可以方便的与目标系统及测量硬件建立连接。与Simulink的外部模式相比，LabVIEW提供了更为丰富的通信接口。与外部模式的通信协议所采用的C语言相比，LabVIEW采用的图形化的编程语言更有利于快速开发。
利用ASAP2文件可以很方便的获取目标系统中各个参量的内存地址，数据类型，取值范围等信息。为了实现对目标系统2指定内存地址的读写，在LabVIEW下开发了调参工具模块用于读取ASAP2文件以及与目标系统进行通信。该工具模块包含了读取ASAP2、与目标系统建立连接、读写目标系统指定内存地址的数据等功能模块。利用该工具模块，可以很方便的开发出调参界面。基本流程是：先由主机1的原型创建模块11创建一包含目标系统2中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；然后，在线调参模块12调取ASAP2文件，并读取ASAP2文件中的地址信息；再对目标系统指定内存地址的数据进行读写。针对复杂的控制测量逻辑，还编写了大量的常用功能模块，以帮助用户进行开发。这样，开发人员不需要知道与目标系统通信的具体实现细节，只要根据需要设计界面和调参逻辑即可。
本发明的仿真平台运用流程框图如图3所示，在系统设计后建立快速控制原型，然后利用原型创建模块11进行自动代码生成、编译下载，并运用在线调参模块12进行用户界面开发；从而进行在线标定。
典型的LabVIEW下调参程序的运行流程如附图4所示，利用在线调参模块12的工具模块打开ASAP2测量文件后，获取变量类型和取值范围；再与目标系统2建立连接；然后，读取变量初始值；最后再根据需要对相应内存地址的参量进行在线调参。
Claims (4)
1、一种半实物仿真系统的仿真平台，由一主机(1)构成，其特征在于：所述主机(1)内有一原型创建模块(11)和一在线调参模块(12)分别与目标系统(2)进行联通；所述的原型创建模块(11)可创建各种由硬件实物控制的被控对象的虚拟模型，并可创建一包含目标系统(2)中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；在线调参模块(12)设置有一工具模块，利用该工具模块可获取原型创建模块创建的ASAP2文件中的有关信息；然后，可根据获取的ASAP2文件中的有关信息对目标系统(2)的相应模块数据进行读写。
2、根权利要求1所述的半实物仿真系统的仿真平台，其特征在于：所述的在线调参模块(12)的工具模块是一可读取ASAP2文件，并与目标系统(2)建立连接、读写目标系统指定内存地址数据等的功能模块。
3、一种权利要求1所述的半实物仿真系统的仿真平台的在线调参方法，其特征在于：
先由主机(1)的原型创建模块(11)创建一包含目标系统(2)中有关数据对象的全部信息的ASAP2文件；
然后，在线调参模块(12)调取ASAP2文件，并读取ASAP2文件中的地址信息；
再对目标系统指定内存地址的数据进行读写。
4、根据权利要求3所述的在线调参方法，其特征在于：利用在线调参模块(12)的工具模块打开ASAP2测量文件后，获取变量类型和取值范围；再与目标系统(2)建立连接；然后，读取变量初始值；最后再根据需要对相应内存地址的参量进行在线调参。
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