半实物仿真讲座PPT课件.pptx

半实物仿真讲座 主讲人 刘建广 2020 3 19 1 主要内容 概述dsPACE介绍HRT1000介绍航电仿真测试中应用Ihwak产品简介 2020 3 19 2 概述 1 概念 仿真所谓仿真 就是用模型代替实际系统进行试验 按模型的不同 仿真可分为数学仿真 物理仿真 半实物仿真三种 实时仿真采用快速实时仿真算法进行系统完全模拟与外部实际时间相同的时标 并实时获取外部输入和对外部信号输出的仿真过程 2020 3 19 3 概述 2 半实物仿真过程 2020 3 19 4 概述 3 半实物仿真系统的结构 2020 3 19 5 概述 4 半实物仿真系统组成 系统模型MatlabC语言MATRIXx 半实物仿真平台 编译器 实时操作系统 总线VME CPCI VXS VPX等硬件IO 驱动程序 模型代码生成 matlab本身具备 仿真控制 下载 运行 停止 仿真数据监视 仿真在线调参 仿真数据记录和事后分析 仿真模型数据外部接口 分布式模型 多处理器并行处理 IO板卡模块 其他算法库 2020 3 19 6 概述 5 目标机主要组成 QNX RTlinux DOS等 2020 3 19 7 概述 7 Matlab SimulinkSimulink是Matlab中的一个附加组件 用来提供一个系统级的建模和动态仿真工作平台 它用模块组合的方法使用户能够快速地 准确地创建动态系统的计算机模型 特别对于复杂的非线性系统 它的效果更为明显 RTWRTW 全称RealTimeWorkshop 实时工作间 是Matlab工具箱之一 它是Matlab图形建模和仿真软件Simulink的一个补充功能模块 可以用于各种类型的实时应用 它是一个基于Simulink的代码自动生成环境 它能直接从Simulink的模型中产生优化的 可移植的和个性化的代码 并根据目标配置自动生成多种环境下的程序 利用它可加速仿真过程 提供知识产权保护 或者生成在不同的快速原型化实时环境或产品目标下运行的程序 2020 3 19 8 概述 8 半实物仿真平台 iHawk系列实时系统 美国并行公司 dSPACE 德国dspace公司 RT LabRTXXPC matlab模块 HRT1000 华力创通 2020 3 19 9 dSPACE的主要内容 dSPACE开发流程dSPACE软件组件dSPACE硬件组件 2020 3 19 10 dSPACE V cycle开发流程 2020 3 19 11 dSPACE CDP软件组件 集成了机电闭环控制系统开发中所有的阶段代码自动生成直接访问实时系统 2020 3 19 12 dSPACE Matlab dSPACE集成开发环境 2020 3 19 13 dSPACE 开发步骤 1 MATLAB Simulink建立对象数学模型设计控制方案进行离线仿真 第一步 2020 3 19 14 dSPACE 开发步骤 2 保留需要下载到dSPACE中的模块用硬件接口关系代替原来的逻辑连接关系对I O进行配置设定软硬件中断优先级 第二步 2020 3 19 15 dSPACE 开发步骤 3 dSPACE硬件C代码 C编译器 目标代码 Loader dSPACE实时硬件 用户C代码 RealTimeInterface 利用RTW及dSPACE提供的RTI自动生成代码并下载 第三步 2020 3 19 16 dSPACE 开发步骤 4 ControlDesk Matlab 数据获取在线调参 外接实物 三维动画 dSPACE综合实验和测试环境 第四步 2020 3 19 17 dSPACE的主要内容 dSPACE开发流程dSPACE软件组件dSPACE硬件组件 2020 3 19 18 dSPACE 软件体系 实现软件算法代码生成Matlab Simulink RTWC语言开发RTI编译器实验软件ControlDesk AutomationAutomationDeskMLIB MTRACECLIBMotionDesk产品代码生成软件TargetLink标定软件CalDesk 2020 3 19 19 dSPACE 应用软件 1 RTI结合Simulink和Stateflow框图模型自动在实时硬件上运行以图形化方式对所有I O接口进行设置结合RTW自动代码生成并下载到实时硬件上支持软件和硬件中断等任务模式自动激活编译器编译和链接模型支持多处理器系统 2020 3 19 20 dSPACE 应用软件 2 RTI扩展RTI MP 用于支持多处理器系统RTICAN 用于支持CAN总线协议RTILIN 用于支持LIN总线 仿真LIN节点RTIFlexRay 用于支持访问FlexRay通信系统 2020 3 19 21 dSPACE 应用软件 3 编译器DS1103 DS1104 DS1005和MicroAutoBoxPowerPCC编译器MicrotecPowerPCCrossingCompiler包含汇编工具和链接工具包含运行库成熟 高效的C优化工具GNUC编译器支持DS1006DS2302DSPC编译器支持生成TIC31可执行代码 2020 3 19 22 dSPACE 实验软件 1 ControlDesk硬件管理虚拟仪表 数据采集变量管理参数管理ControlDesk Automation采用标准脚本语言PYTHON编程方式实现实验自动化管理提供完整的系统访问API资源MacroRecorder 2020 3 19 23 dSPACE 实验软件 2 ControlDeskFailureSimulation对标准ControlDesk功能的扩展在中型或大型dSPACE模拟器中远程控制故障注入单元通过故障仿真浏览器可访问所有故障仿真部件在故障模式窗口中实现管脚错误定义可导入ECU管脚描述文件 2020 3 19 24 dSPACE 实验软件 3 ControlDeskTestAutomation图形化的测试序列编辑器用于管理大型测试项目的项目管理器可扩展的自动测试库易于访问Simulink和实时仿真程序伴随整个开发过程的测试 2020 3 19 25 dSPACE 实验软件 4 MLIB MTRACE通过MATLAB环境对实验自动控制测试脚本大型数据跟踪记录可使用MATLAB功能强大的工具箱 优化 统计在线控制器优化 在线调参 数据传输 CLIB用于在PC和实时处理器之间通信的CAPI库可用来开发用户定制的主机端程序 并可以从非dSPACE工具中调用如客户自行开发动画显示 2020 3 19 26 dSPACE 实验软件 5 MotionDesk实时3 D动画显示支持VRML2格式的3 D素材库图形化视景设计提供与其他dSPACE工具类似的GUI dSPACESimulatiorwithMotionDeskMulit PCInterfaceKit Hub 10BaseT ControlDeskDisplay 2020 3 19 27 dSPACE 产品代码生成软件 TargetLink从Matlab Simulink Stateflow直接生成产品级代码相当于手写效率的ANSIC代码 支持定点和浮点应用TargetOptimizationModules可以针对特定目标平台进行优化通过TargetSimulationModule可以在目标板上测试生成的代码 2020 3 19 28 dSPACE的主要内容 dSPACE开发流程dSPACE软件组件dSPACE硬件组件 2020 3 19 29 dSPACE 硬件体系 单板系统CPU与外围I O集成DS1103及DS1104处理器板组件系统处理器板I O板多处理器系统其他扩展箱单主机多系统的连接板连接器和LED板 2020 3 19 30 dSPACE 车用硬件 AutoBoxMicroAutoBoxSimulator dSPACESimulatorMid Size dSPACESimulatorFull size 2020 3 19 31 HRT1000 主要特点 无缝支持MatlabSimulink建模环境 基于VxWorksRTOS 提供高实时性 高可用性的目标机系统 控制回路最小步长可达20us 优化的图形化操作界面 实现一键启动仿真 并集成在线参数修改 目标机状态监控 外部接口支持 大文件存储等 提供代码生成模板 自动生成支持x86 PowerPC系列处理器的目标代码 支持VME CPCI PXI PCI VPX等多种目标机架构 提供HRT MP组件 支持异构多处理器分布式仿真 实现余度系统 分布式计算等应用 支持PowerPCG4系列处理器矢量运算单元 提供强大并行计算能力 支持Vega LabVIEW C VB HLA等多种外部接口 提供可定制的扩展软件 硬件模块 满足特殊应用需求 2020 3 19 32 HRT1000 硬件配置 2020 3 19 33 HRT1000 软件模块 Simsoft仿真管理软件 IOSimulink模块库 VxWorks代码生成模块 HRT MP分布式仿真组件 G4矢量运算Simulink支持库 模型管理模块 嵌入 matlab Gnu或Diab编译器forx86和PowerPC Vxworks实时内核 包含TCP IP 仿真模型控制模块 硬件驱动程序 目标机Vxworks系统 第三方数据接口模块 VP VAPS Labview等 2020 3 19 34 HRT1000 VxWorks代码生成模块 2020 3 19 35 HRT1000 HRT MP分布式仿真组件 2020 3 19 36 HRT1000 SimSoft仿真管理软件 2020 3 19 37 HRT1000 仿真过程控制操作 2020 3 19 38 HRT1000 仿真模型配置 2020 3 19 39 HRT1000 仿真实时监视 2020 3 19 40 HRT1000 在线修改参数 2020 3 19 41 HRT1000 仿真数据后处理 2020 3 19 42 HRT1000 三余度飞控系统仿真 2020 3 19 43 航电仿真测试中应用 2020 3 19 44 ADS2测试系统 系统仿真基本概念 2020 3 19 45 iHawk商业货架实时计算机系统实时时钟和中断模块RedHawkLinux严格实时Linux操作系统NightStarLinuxToolset iHawk系列产品 2020 3 19 46 iHawk产品 iHawk实时计算平台真正的等对称多处理器系统 最大支持8颗CPU 可支持刀片配置 每个刀片上为据有两颗或者四颗CPU的等对称处理器系统 每个CPU最大拥有8MB缓存空间 每个系统可拥有256MB 32GB内存空间 小型塔式或卧式机箱实时时钟及中断模块 RCIM 支持种类丰富的IO板卡 可选VMEI O系统 可选高性能图形显示卡 构成实时图形计算机 RedHawk Linux 真正的单内核实时操作系统 C C FORTRAN或Ada语言编译器NightStar实时开发工具NightView 源代码开发调试工具 NightTrace 分析器 NightSim r任务优先级调度工具 NightProbe 数据监视器 NightTune 系统和应用调试器 2020 3 19 47 8个实时时钟8个外部输入触发8个外部触发输出12个内建CPU中断可通过外部时钟同步PCI插卡GPS同步选项 4个实时时钟4个外部输入触发4个外部触发输出8个内建CPU中断PMC PCI iHawk产品 RCIM RCIMII 2020 3 19 48 RS232 422 485asynchronousmuxMultiport10 100 1000BaseTEthernetIEEE 488GPIBMIL STD 1553BwithBC RT andBMfunctionsARINC429A D D A anddigitalI OReflectivememoryPCI PCIexpansionchassisPCI VMEBridgeI OSubsystem iHawk产品 IO接口 2020 3 19 49 完整的开发环境NightStar调试工具单内核实时Linux操作系统兼容POSIX为实时系统应用专门优化可扩充的对称多处理器系统处理器屏蔽技术多线程以及任务优先级设置基于频率的系统任务调度 RedHawkLinux 实时操作系统 2020年3月19日星期四 50 RedHawkLinux 兼容工业标准 LinuxStandardBase LSB POSIX1003 1POSIX1003 1b旗语信号灯共享内存内存互锁消息队列同步 异步IO执行任务调度高精度时钟 2020年3月19日星期四 51 RedHawkLinux 实时性能 确定性的实时性能任务优先级多线程低延迟优先级继承等对称多处理器系统支持 SMP 用户自定义的任务优先级最小的任务分派时间确定的中断响应时间CPU屏蔽技术 2020年3月19日星期四 52 用户可以方便的利用NightStar工具在RedHawk系统下调试应用程序NightViewSource LevelDebuggerNightTraceEventAnalyzerNightSimPeriodicSchedulerNightProbeDataMonitorNightTune NightStar调试工具 2020年3月19日星期四 53 NightStar调试工具 NightView 源代码级的调试和监控工具调试多处理应用程序支持各种调试手段即时修改程序 无需停止应用程序的运行 2020 3 19 54 支持RedHawkFrequency BasedScheduler的图形接口进行仿真