CN105912751A - 一种模型联合仿真的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模型联合仿真的方法及系统，在PC机中进行ControlBuild模型仿真，并将该模型中所有的数据都映射到对应的共享内存上，在根据共享内存上的描述文件对Simulink模型进行配置后，将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构，通过在PC机中建立服务端接口，在实时仿真机构中建立与服务端接口通信的客户端接口，实现ControlBuild模型和Simulink模型之间的信息交互。由于ControlBuild模型运行在作为非实时系统的PC机中，Simulink模型运行在作为实时系统的实时仿真机构中，因此，通过服务端接口和客户端接口间的数据交互实现实时仿真和非实时仿真的有效结合。

Description

一种模型联合仿真的方法及系统

技术领域

本发明涉及模型仿真技术领域，更具体的说，涉及一种模型联合仿真的方法及系统。

背景技术

ControlBuild模型是一种电气逻辑仿真建模的工具，用于实现电气逻辑仿真；Simulink模型是一种动态系统仿真建模的工具，用于实现控制器算法仿真。

在很多行业中，通常需要将电气逻辑仿真和控制器算法仿真结合使用。例如，在轨道交通行业仿真中，其电气逻辑在ControlBuild模型进行模拟，其控制器算法在Simulink模型中模拟。仿真过程具体为：在PC(PersonalComputer，个人计算机)机中运行ControlBuild模型，进行电气逻辑仿真，并生成仿真数据；然后在同一PC机中运行Simulink模型，进行控制器算法仿真，Simulink模型调度的每一步都需通过ControlBuild模型提供的初始化模块中制定的路径文件去读写模块读写仿真数据，从而实现ControlBuild模型和Simulink模型的联合仿真。

由于ControlBuild模型提供的接口模块(接口模块包括：初始化模块和读写模块)是基于Windows的，无法生成在实时操作系统中运行的代码，因此，ControlBuild模型和Simulink模型的联合仿真只能进行非实时仿真，无法满足实时仿真和非实时仿真的联合仿真的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种模型联合仿真的方法及系统，以实现ControlBuild模型和Simulink模型能够进行实时仿真和非实时仿真的联合仿真。

一种模型联合仿真的方法，包括：

在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

优选的，所述描述文件根据所述共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。

优选的，所述根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中包括：

在所述描述文件中，将需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至所述Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

将所述配置完成的Simulink模型下载至所述实时仿真机构中。

优选的，所述实时仿真机构为仿真机。

一种模型联合仿真的系统，包括：

第一运行仿真单元，用于在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

映射单元，用于将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

配置下载单元，用于根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

建立单元，用于在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

第二运行仿真单元，用于在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

优选的，所述描述文件根据所述共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。

优选的，所述配置下载单元包括：

配置子单元，用于在所述描述文件中，将需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至所述Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

下载子单元，用于将所述配置完成的Simulink模型下载至所述实时仿真机构中。

优选的，所述实时仿真机构为仿真机。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开了一种模型联合仿真的方法及系统，在PC机中进行ControlBuild模型仿真，并将ControlBuild模型中所有的数据都映射到对应的共享内存上，在根据共享内存上的描述文件对Simulink模型进行配置后，将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构，通过在PC机中建立服务端接口，在实时仿真机构中建立能够与服务端接口通信的客户端接口，实现ControlBuild模型和Simulink模型之间的信息交互。由于ControlBuild模型运行在作为非实时系统的PC机中，Simulink模型运行在作为实时系统的实时仿真机构中，因此，通过服务端接口和客户端接口间的数据交互实现实时仿真和非实时仿真的有效结合，从而满足了ControlBuild模型和Simulink模型能够同时进行实时仿真和非实时仿真的联合仿真需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种模型联合仿真的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种ControlBuild模型和Simulink模型的联合仿真结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种模型联合仿真的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种模型联合仿真的方法及系统，以实现ControlBuild模型和Simulink模型能够进行实时仿真和非实时仿真的联合仿真。

参见图1，本发明实施例公开的一种模型联合仿真的方法流程图，包括步骤：

步骤S11、在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

步骤S12、将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

需要说明的是，共享内存位于PC机内。

其中，描述文件根据共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。也就是说，描述文件包含有变量标识和地址，且变量标识和地址以对应关系形式存在。

步骤S13、根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

优选的，实时仿真机构选用仿真机。

步骤S14、在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

步骤S15、在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

为方便说明ControlBuild模型和配置完成的Simulink模型通信的过程，参见图2，本发明实施例公开的一种ControlBuild模型和Simulink模型的联合仿真结构示意图，其中，ControlBuild模型、共享内存11和服务端接口12位于PC机10内，Simulink模型和客户端接口21位于实时仿真机构20内；

ControlBuild模型和Simulink模型之间的数据通信的过程具体如下：

(1)Simulink模型将运行数据发送给ControlBuild模型

将配置完成的Simulink模型运行生成的运行数据，通过客户端接口21传输到服务端接口12；

通过服务端接口12将所述运行数据写入共享内存11，并通过共享内存11传输至ControlBuild模型。

(2)ControlBuild模型将运行数据发送给Simulink模型

将ControlBuild模型运行生成的运行数据写入共享内存11；

通过共享内存11读取所述运行数据，并通过服务端接口12传输至客户端接口21；

通过客户端接口21将所述运行数据传输至配置完成的Simulink模型。

综上可以看出，本发明公开的模型联合仿真的方法，在PC机中进行ControlBuild模型仿真，并将ControlBuild模型中所有的数据都映射到对应的共享内存11上，在根据共享内存11上的描述文件对Simulink模型进行配置后，将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构20，通过在PC机10中建立服务端接口12，在实时仿真机构20中建立能够与服务端接口12通信的客户端接口21，实现ControlBuild模型和Simulink模型之间的信息交互。由于ControlBuild模型运行在作为非实时系统的PC机10中，Simulink模型运行在作为实时系统的实时仿真机构20中，因此，通过服务端接口12和客户端接口21间的数据交互实现实时仿真和非实时仿真的有效结合，从而满足了ControlBuild模型和Simulink模型能够同时进行实时仿真和非实时仿真的联合仿真需求。

其次，由于ControlBuild模型中的所有仿真数据都可以映射到共享内存11中，因此Simulink模型可以跟ControlBuild模型的任何数据进行通信，相对于现有的技术中Simulink模型只能与ControlBuild模型的接口数据进行通信而言，本发明大大提高了Simulink模型与ControlBuild模型通信的易用性和扩展性。

进一步，由于ControlBuild模型和Simulink模型分别在两个不同的设备中运行仿真，因此，ControlBuild模型和Simulink模型可以进行异步仿真，从而使得ControlBuild模型提供的接口模块不会对Simulink模型的步长带来影响。

为进一步优化上述实施例，步骤S13具体包括：

步骤S131、在描述文件中，将需要和ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中。

需要说明的是，由于描述文件中包含的变量标识和地址为一一对应关系，因此，Simulink模型根据该对应关系可从ControlBuild模型中查找到对应的变量。

具体如下：

首先，Simulink模型根据描述文件，配置需要读写变量的变量标识，并将配置完成的变量标识通过客户端接口21输出至服务端接口12；

其次，服务端接口12根据Simulink模型中配置好的变量标识，从描述文件中找到该变量标识对应的地址；

再次，服务端接口12根据该地址进行共享内存的读写操作；

最后，根据该地址上的数据与ControlBuild模型的仿真数据之间的映射关系，使Simulink模型可以交互到ControlBuild模型对应的变量。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种模型联合仿真的系统。

参见图3，本发明实施例公开的一种模型联合仿真的系统的结构示意图，包括：

第一运行仿真单元31，用于在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

映射单元32，用于将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

其中，描述文件根据共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。也就是说，描述文件包含有变量标识和地址，且变量标识和地址以对应关系形式存在。

配置下载单元33，用于根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

优选的，实时仿真机构选用仿真机。

建立单元34，用于在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

第二运行仿真单元35，用于在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

其中，ControlBuild模型和配置完成的Simulink模型通信的过程请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

综上可以看出，本发明公开的模型联合仿真的系统，在PC机中进行ControlBuild模型仿真，并将ControlBuild模型中所有的数据都映射到对应的共享内存11上，在根据共享内存11上的描述文件对Simulink模型进行配置后，将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构20，通过在PC机10中建立服务端接口12，在实时仿真机构20中建立能够与服务端接口12通信的客户端接口21，实现ControlBuild模型和Simulink模型之间的信息交互。由于ControlBuild模型运行在作为非实时系统的PC机10中，Simulink模型运行在作为实时系统的实时仿真机构20中，因此，通过服务端接口12和客户端接口21间的数据交互实现实时仿真和非实时仿真的有效结合，从而满足了ControlBuild模型和Simulink模型能够同时进行实时仿真和非实时仿真的联合仿真需求。

并且，由于ControlBuild模型和Simulink模型分别在两个不同的设备中运行仿真，因此，ControlBuild模型和Simulink模型可以进行异步仿真，从而使得ControlBuild模型提供的接口模块不会对Simulink模型的步长带来影响。

为进一步优化上述实施例，配置下载单元33包括：

配置子单元331，用于在描述文件中，将需要和ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

下载子单元332，用于将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中。

需要说明的是，由于描述文件中包含的变量标识和地址为一一对应关系，因此，Simulink模型根据该对应关系可从ControlBuild模型中查找到对应的变量。

需要说明的是，系统实施例中，各组成部分的工作原理请参见方法实施例对应部分，本发明在此不做赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种模型联合仿真的方法，其特征在于，包括：

在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述描述文件根据所述共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中包括：

在所述描述文件中，将需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至所述Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

将所述配置完成的Simulink模型下载至所述实时仿真机构中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时仿真机构为仿真机。

5.一种模型联合仿真的系统，其特征在于，包括：

第一运行仿真单元，用于在PC机中运行ControlBuild模型，进行模型仿真；

映射单元，用于将所述ControlBuild模型中所有的数据都映射到所述ControlBuild模型对应的共享内存上，并生成对所述共享内存上的数据描述的描述文件；

配置下载单元，用于根据所述描述文件，在Simulink模型中配置需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容，并将配置完成的Simulink模型下载至实时仿真机构中；

建立单元，用于在所述PC机中建立用于对所述共享内存进行访问的服务端接口，并将所述服务端接口作为所述ControlBuild模型与所述实时仿真机构通信的接口；

第二运行仿真单元，用于在所述实时仿真机构中运行所述配置完成的Simulink模型，进行模型仿真，并在所述实时仿真机构中建立用于对所述配置完成的Simulink模型进行访问的客户端接口，通过所述客户端接口实现与所述服务端接口间的通信连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述描述文件根据所述共享内存上用于进行数据读取的地址以及变量标识映射表生成，所述变量标识映射表中记录有用于识别变量的变量标识，所述变量标识和所述地址为一一对应关系。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配置下载单元包括：

配置子单元，用于在所述描述文件中，将需要和所述ControlBuild模型进行通信的数据内容对应的变量标识关联至所述Simulink模型中，实现对所述Simulink模型的配置；

下载子单元，用于将所述配置完成的Simulink模型下载至所述实时仿真机构中。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述实时仿真机构为仿真机。