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企业基于RTW和xPC Target目标的控制系统仿真

作者 :解红霞更新时间:2012-11-4

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  MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言,它集科学计算、自动控制、信号处理等学科的处理功能于一体,具有极高的编程效率。正是因为MATLAB具有这样的优点,现在已被从事科学研究、工程计算的广大科技工作者、高校师生确认为必须掌握的计算工具。
   Real-Time Workshop(RTW)是MATLAB图形建模和仿真环境的一个重要补充功能模块,它是一个基于Simulink代码自动生成环境。RTW中的xPC Target目标能够通过普通计算机进行主副机的仿真,他提供了一个主机和副机分离的实时仿真系统。我们可以用simulink建模,然后再主机上通过RTW生成一个可执行文件,并可以通过串口通信或网络通信将其下载到副机上运行,这样就可以实现双机仿真,这种方法尤其适用于工业中,因为大多数场合用的是单板机和配置较低的计算机,不具备开发控制系统的能力,用这种方法正好弥补了这个不足。本文详细介绍了如何基于RTW和xPC Target环境实现实时控制系统仿真。
   1.Real-Time Workshop
   Real-Time Workshop是MATLAB图形建模和仿真环境的一个重要补充功能模块,它是一个基于Simulink代码自动生成环境。RTW是一个实时的开发环境,它将MATLAB和Simulink连接为一个整体,利用它可以完成对整个系统的设计。并且开发过程是一个螺旋型的过程,整个过程都由一组人员用统一的开发工具来完成,就避免了像传统开发过程中用文档进行交流的必要;并且这是一种迭代式开发过程,与传统的顺序开发过程相比,更容易发现错误和改正错误,发现错误时付出的代价也比较小,开发周期也大大缩短,能够缩短产品研发时间。
   2.xPC Target目标
   xPC Target目标是Math Works公司提供和发行的一个基于RTW体系框架的附加产品,是一种用于产品原型开发、数据采集和实时控制的PC机解决途径。
xPC是一种可以对基于标准PC硬件的实时系统进行设计、测试、调参的解决方案。这种方案采用主—从设计,即在主PC机之外还采用一台从PC机,用来进行实时操作。
   在该环境下,用户可以以一台安装了MATLAB、Simulink、Stateflow(供选择)的台式机为主机,采用Simulink建立仿真模块或采用Stateflow建立状态流图,在此基础上可以进行非实时的仿真。采用xPC还允许用户向自己建立的模型中添加I/O模块,然后在主机上采用RTW、State flow 编码器和一个C编译器来创建一个可执行程序。把该程序从主PC机中下载至从PC机,并在其中运行xPC实时内核,然后就可以实时地运行和测试工作了。xPC支持的从计算机有台式机、工业计算机、PC104、PC104 、CompactPCI计算机等多种选择。用户在使用xPC Target硬件平台时,只需要分别在主机、从机上安装上述相关软件和I/O设备板,就可以将一个PC 机作为实时系统,来进行数据采集和实时控制实验。xPC Target目标仿真的工作原理如下图所示:

   3.系统要求和配置
xPC 目标的软件和硬件环境需要两台独立的计算机,主机和目标机,他们对软件和硬件的要求是不同的。
   主机是指运行MATLAB,Simulink,rtw的计算机,他可以是普通的台式计算机,也可以是有I/O设备插槽的笔记本电脑,但是必须安装了上述软件,同时也需要安装编译器,如Visual c/c++6.0。
   目标机是一台PC兼容机,可以使用另一台电脑,也可以是工控机,如PC104或CompactPCI作为目标机,目标机要求很低,甚至对操作系统都是可有可无。
4.在xPC Target目标环境下对系统进行仿真
在simulink下建立汽车ABS系统的模型图为:


   下面具体说明在xPC Target目标环境下进行控制仿真实验的过程。
   1).制作目标启动盘(软盘,用于启动目标机)。在MATLAB下输入命令:xpcsetup,然后在弹出setup对话框中选择BootDisk按钮,插入软盘,在点击OK就完成了启动盘的制作。
   2).生成目标应用程序。设置仿真参数为0.002秒,选择系统目标文件为xpctarget.tlc,模板联编文件和联编命令文件会被系统自动添加到文本框中,点击build按钮,生成可执行文件。
   3).用启动盘启动目标机。
   4).目标应用程序的下载。把生成的目标应用成序下载到目标机上,需要通过串口或网络进行连接。
   5. 结论
   Simulink下可以对模型进行非实时的、离线仿真,而xpc target目标能生成目标应用程序,以观察在实时情况下的仿真特性,更好的完成控制系统的设计 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com

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