CN112650190A - 一种快速实现rtx控制系统与嵌入式控制系统的转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的转换装置，主要由RTX控制组件、嵌入式控制组件、控制软件模块以及接口转换模块组成，其中RTX控制组件用于完成RTX实时控制的硬件功能；嵌入式控制组件用于完成嵌入式控制的硬件功能；控制软件模块包括该转换装置控制算法的实现以及操控界面，完成控制系统的底层控制功能和人机交互功能；接口转换模块用以实现该转换装置的对外接口的输入和输出；本装置实现了将测试设备中的测控系统根据被测件的测试要求进行快速转换，解决了惯性标定测试设备不能同时进行仿真测试的问题以及复杂环境下RTX控制系统使用受限制的问题，极大的提高设备的利用率和降低了测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的转换装置，特别涉及一种应用于测试仿真以及复杂环境惯性组合标定的装置。
背景技术
在航空航天领域，仿真系统尤其是半实物仿真，是飞行器和运载工具研制必不可少的的手段，在研制、鉴定和定型全过程都必须全面地应用先进的仿真技术，否则任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将不可能，因此，测试仿真技术就要不断的发展，同样的仿真设备的研制也成为了推动仿真技术发展的必要环节；此外，为了对导弹、舰船和飞行器等进行精准无误的导航与制导，惯性组合标定技术也是在导航和制导系统的研发中占有重要的地位，在实际的应用中，惯性组合标定设备对陀螺仪、加速度计等惯性器件的标定有着重要的意义，特别是近年来测试环境复杂性的要求越来越高，能在复杂环境中进行标定的惯性测试设备需求量也越来越大。
一种快速实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的转换装置主要是通过更换不同硬件控制设备以及软件切换来实现一套机械运动平台既能完成仿真测试功能又能在复杂环境下完成惯性组合的标定，解决了在不同测试环境下，惯性测试类设备与仿真测试类设备不能通用的情况，提高的测试设备的利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的转换装置，通过更换不同控制系统实现了惯性测试与仿真测试可在同一机械平台上完成，解决了惯性标定测试设备不能同时进行仿真测试的问题以及复杂环境下RTX控制系统使用受限制的问题。
实现上述目的而采取的技术方案，主要由RTX控制组件(1)、嵌入式控制组件(2)、控制软件模块(3)和接口转换模块(4)组成。
RTX控制组件(1)为一种集成式的控制模块，主要包括角位置解算模块(5)、输入输出信号处理模块(6)、控制信号输出模块(7)、信号转换传输底座(12)及电连接器(14)等。其中角位置解算模块(5)主要完成测试设备在旋转时的角位置反馈，为控制系统提供位置反馈信息，该模块通过底部的板对板连接器(8)，与信号转换传输底座(12)连接，实现测试设备的角位置输入与解算完成后的数据输出；输入输出信号处理模块(6)主要用于测试设备在实际运行中各传感器信号的收集，通过板对板连接器(8)，与信号转换传输底座(12)连接，实现测试设备的各传感器信号的输入与传感器信号解析完成后的数据输出，为控制系统提供控制保护信号；控制信号输出模块(7)实现了控制信号输出的功能，控制系统根据角位置反馈以及各传感器信号的输入，通过运动轨迹规划、控制算法计算等过程，计算出数字式的控制量，该模块将控制量进行D/A转换，完成对测试设备的驱动控制；信号转换传输底座(12)实现了将角位置解算模块(5)、输入输出信号处理模块(6)、控制信号输出模块(7)的数据通过数据总线的方式进行内部传输，减少布线种类和提高传输效率，方便通过电连接器与接口转换模块(4)进行连接。
嵌入式控制组件(2)为另一种形式的集成式控制模块，主要包括嵌入式控制模块(9)、数据接口模块(10)、信号转换传输底座(13)以及电连接器(15)等。其中嵌入式控制模块(9)集成了角位置解算、运动轨迹规划、控制算法计算以及D/A转换等功能，该模块通过底部的板对板连接器(11)，与信号转换传输底座(13)连接，完成了各功能组件的数据传输；数据接口模块(10)主要实现硬件数据传输，包括测试设备角度反馈信号、各传感器信号的传输等，通过与信号转换传输底座(13)连接，将数据通过总线的方式与嵌入式控制模块(9)进行数据交换，并通过电连接器与接口转换模块(4)进行连接，完成嵌入式控制的功能，同时为了保证嵌入式控制组件在复杂环境下能正常工作，在器件选型时，须选用工业级以上器件，并进行可靠性设计。
控制软件模块(3)是一种集成式的控制软件，主要包括下位机接口模块(19)、控制系统上位机接口模块(20)以及通信接口模块(21)等，该项软件能通过软件切换实现对RTX控制系统或嵌入式控制系统的独立控制。对于RTX控制系统而言，下位机接口模块(19)主要完成运动轨迹规划、控制算法计算等功能，而嵌入式控制系统并不需要此模块；上位机接口模块(20)主要是通过接口协议实现指令控制，并提供友好人机交互界面，此模块对于RTX控制系统或嵌入式控制系统都要用到；而通信接口模块(21)通过通信协议的开放，可以实现对RTX控制系统或嵌入式控制系统的远程控制，扩大系统的使用范围。
接口转换模块(4)是控制系统与外部控制设备的一个重要通信枢纽，也是RTX控制系统和嵌入式控制系统方便切换的一个重要部件，主要实现测试设备的信号的统一输入，控制系统数字信号的输出，实现RTX控制系统中工控机的实时计算/人机交互以及嵌入式控制系统的人机交互功能。
本发明的有益技术效果是:
1、能够快速实现控制系统的更换，提高单一机械测试平台的应用范围；
2、解决了标定测试设备不能进行的仿真测试的问题；
3、不通过更换机械设备就能进行多种测试，降低了测试成本。
附图说明
图1系统原理图。
图2基于RTX控制系统的示意图。
图3基于嵌入式控制系统的示意图。
图中所示：1-RTX控制组件、2-嵌入式控制组件、3-控制软件模块、4-接口转换模块、5-角位置解算模块、6-输入输出信号处理模块、7-控制信号输出模块、8-板对板连接器、9-嵌入式控制模块、10-数据接口模块、11-板对板连接器、12-信号转换传输底座、13-信号转换传输底座、14-电连接器、15-电连接器、16-电连接器、17-转换接口、18-测试设备外部输入输出信号、19-下位机接口模块、20-上位机接口模块、21-通信接口模块、22-RTX控制系统、23-测试设备外部反馈信号、24-测试设备驱动系统25-实时控制软件、26-RTX实时控制计算机、27-远控系统、28-数据接口、29-测试设备外部反馈信号、30-远控系统、31-嵌入式控制系统、32-嵌入式控制组件、33-测试设备驱动系统、34-上位机控制软件。
具体实施方式
如图1所示，本发明主要由RTX控制组件(1)、嵌入式控制组件(2)、控制软件模块(3)以及接口转换模块(4)组成。
如图1所示，对于RTX控制系统而言，角位置解算模块(5)、输入输出信号处理模块(6)、控制信号输出模块(7)通过板对板连接器(8)，固定在信号转换传输底座(12)上，形成完整的RTX控制组件(1)，该组件通过电连接器(14)与接口转换模块的电连接器(16)相连，形成RTX控制系统。该系统的具体的工作流程如图形2所示，测试设备外部反馈信号(23)主要包括角位置反馈信号和测试设备相关传感器信号等，通过电连接器传输到RTX控制系统(22)去，通过运行在RTX实时控制计算机(26)的实时控制软件(25)将计算的控制量传输到测试设备驱动系统(24)，以带动测试设备的运转，此外，该系统如需进行远程控制，也可以通过远控系统(27)实现该项功能。
如图1所示，对于嵌入式控制系统而言，嵌入式控制模块(9)、数据接口模块(10)通过板对板连接器(11)，固定在信号转换传输底座(13)上，该组件通过电连接器(15)与接口转换模块的电连接器(16)相连，形成嵌入式控制系统。该系统的具体的工作流程如图形3所示，测试设备外部反馈信号(29)主要包括角位置反馈信号和测试设备相关传感器信号等，通过电连接器传输到嵌入式控制系统(31)去，在嵌入式控制系统中，数据接口(28)将接收到的外部信号以总线的形式传递到嵌入式控制组件(32)中，嵌入式控制组件(32)内部包含了角位置解算功能、保护传感器信号解析功能、轨迹规划功能、控制算法实现功能等，嵌入式控制组件将经控制计算输出的控制量经数据接口(28)输出到测试设备驱动系统(33)中去，以带动测试设备电机的运转，而对于嵌入式控制系统、软件控制方面只需要上位机控制软件(34)以实现人机交互，此外，该系统如需进行远程控制，也可以通过远控系统(30)实现该功能。
本装置在实际使用时，如图1所示，在使用RTX控制系统对测试机械平台进行控制时，将RTX测控组件(1)通过电连接器(14)连接到转换模块(4)上的电连接器(16)上，组成RTX控制系统的测试装置，完成有仿真要求的测试试验；而在使用嵌入式控制系统对测试机械平台进行控制时，将嵌入式测控组件(2)通过学习电连接器(15)连接到接口转换模块(4)上的电连接器(16)上，组成嵌入式控制系统的测试装置，完成惯性组合标定的测试试验，通过接口转换模块(17)实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的快速转换。
Claims (5)
1.一种快速实现RTX控制系统与嵌入式控制系统的转换装置，其特征在于：所述的转换装置包括RTX控制组件、嵌入式控制组件、控制软件模块以及接口转换模块。其中RTX控制组件是用来实现RTX实时控制硬件功能的；嵌入式控制组件是用来实现嵌入式控制的硬件功能的；控制软件模块是用来实现控制系统的底层控制功能和人机交互功能；接口转换模块主要完成该转换装置对外的信号输入输出。
2.根据权利要求1所述的RTX控制组件，其特征在于，所述为RTX实时控制硬件组成部分，主要包括角位置解算模块、输入输出信号处理模块、控制信号输出模块、信号转换传输底座及电连接器等。角位置解算模块、输入输出信号处理模块以及控制信号输出模块通过设计的板对板连接器固定在RTX信号转换传输底座上；实现RTX实时控制的硬件功能，如果通过电连接器将RTX控制组件连接到接口转换模块上去，即可实现惯性测试设备的仿真功能。
3.根据权利要求1所述的嵌入式控制组件，其特征在于，所述为嵌入式控制的硬件组成部分，主要包括嵌入式控制模块、数据接口模块、信号转换传输底座以及电连接器等。嵌入式控制模块、数据接口模块通过板对板连接器固定在嵌入式信号转换传输底座；实现嵌入式控制的硬件功能，如果通过电连接器将嵌入式控制组件连接到接口转换模块上去，可实现复杂环境下惯性测试设备的标定功能。
4.根据权利要求1所述的控制软件模块，其特征在于，所述为RTX控制组件或嵌入式控制组件正常运行的软件部分，主要包括控制系统下位机接口模块、控制系统上位机接口模块以后通信接口模块等，要负责本装置RTX控制系统/嵌入式控制系统的系统运动轨迹规划、控制算法计算、D/A转换、状态监控、远程通讯等。
5.根据权利要求1所述的接口转换模块，其特征在于，所述为惯性测试设备驱动部分控制信号输入与RTX控制系统/嵌入式控制系统的连接部分，包括接口转换模块、电连接器，实现将测试设备外部输入输出信号接入测控系统，是完成惯性测试设备控制的重要传输接口。
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