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模型驱动的半物理仿真验证软件 MWorks.RTSim
    产品背景
    复杂机电产品的开发过程中,无法通过一次设计而实现全部功能和完善性能,一般采用“逐步逼真”的仿真开发方案,这一过程通常包括:数字建模与仿真、全模型实时仿真、快速控制原型开发和硬件在回路测试验证。在这个过程中,工程师常常会面临开发过程复杂、无法快速构建控制器原型、调试周期较长等问题。
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    产品描述
    MWorks.RTSim是基于NI.PXI平台研发的半物理仿真平台,致力于为各领域的产品研发和系统分析,提供由数字化仿真到半物理仿真测试验证的一体化设计方法和工具,即提供全模型实时仿真、快速控制原型(RCP)开发和硬件在回路(HIL)测试验证的一体化解决方案,已经成功应用于航空、航天、兵器、船舶、车辆等工程领域。
     
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    产品功能
    半物理实时仿真系统MWorks.RTSim,采用“主机-目标机”的系统架构,由综合管理系统、仿真目标机、分布式仿真组件、三维视景系统、仿真目标机接口模块等五部分构成,主要具有以下特点:
    ● 支持MWorks/Modelica和Matlab/Simulink两种数字建模与仿真模型;
    ● 采用“虚拟控制器+虚拟被控对象/运行环境”的方式进行全模型实时仿真分析;
    ● 采用“虚拟控制器+实际被控对象”的方式进行快速原型(RCP)的开发;
    ● 采用“实际控制器+虚拟被控对象/运行环境”的方式对产品进行硬件在环(HIL)的测试验证。
     

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    应用案例
    1.液压起落架全模型实时仿真平台
    该项目采用MWorks.RTSim系统建立了液压起落架实时仿真平台,为液压起落架的收放系统、前轮转弯系统、机轮刹车系统、液压综合控制系统等子系统的设计开发和试验验证提供支持。
    ● 综合管理软件(SimTarget、SimPanelLib、SimFMI)
    ● 代码生成软件(SimRTI、SimTCC)
    ● 目标机软件(SimRTOS、SimEngine、SimDrivers)
    ● 三位视景软件(SimAnimation)
    ● 基于NI、ADLINK、GE、Pickering等硬件平台
    ● 自行开发PCIP总线的继电器板卡和一块PXI总线的LVDT测量板卡
     

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    2.空调控制器硬件在回路测试验证
    项目利用模型开发工具MWorks.Sysplorer建立空调的运行环境模型(空调模型和房屋环境模型),控制器采用真实控制器,此外,空调控制器和模型通过自行开发的信号调理模块进行数据交换。
    通过操作实际的空调控制器,实时改变空调模型的工作模式,同时观测房屋模型中的温度变化,从而判定空调控制器是否正常工作,控制算法是否精准可靠,达到辅助空调控制器的开发与测试,缩短空调控制器的开发周期,提高开发质量与设计水平的目的。

     
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    3.倒立摆快速控制原型开发
    该项目基于MWorks.RTSim研发了直线电机一级倒立摆的控制算法,从而控制倒立摆的摆动,使其成为一个稳定的动态平衡系统。
    该项目采用的硬件设备包括PC机、仿真机、以及由直线电机构成的一级倒立摆机构设备。倒立摆的控制模型采用Simulink开发,然后通过SimTarget的模型支持模块(SimMdlSpt)生成目标代码,并下载到PXI机箱。PXI机箱运行实时目标代码,采集直线电机一级倒立摆机构的相关传感器信号,然后输出控制信号驱动电机控制倒立摆。

     
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