一种快速控制原型系统技术方案

本发明专利技术提供了一种快速控制原型系统，包括主机、目标机和被控对象，目标机包括下载单元、采集单元、仿真单元、控制单元、及显示单元。下载单元，用于从主机上下载实时控制程序和仿真程序；采集单元，用于采集所述被控对象的运行数据；仿真单元，用于运行所述仿真程序对所述运行数据仿真，把仿真结果传递给所述控制单元和显示单元；控制单元，用于运行所述实时控制程序，将所述仿真结果转换为控制信号，利用所述控制信号控制所述被控对象运行；显示单元，用于显示所述仿真结果。本发明专利技术在所述目标机上显示仿真结果，通过目标机上显示的仿真结果可以实时观测仿真状态，便于更及时地控制被控对象，提供了一种低成本的快速控制原型系统。

A prototype system for rapid control

The invention provides a rapid control prototype system, which comprises a host computer, a target machine and a controlled object. The target machine comprises a download unit, an acquisition unit, an emulation unit, a control unit and a display unit. Download unit for download from the real-time control program and the simulation program on the host; collection unit for collecting the operation data of the controlled object; the simulation unit for the simulation operation of the simulation program for the operation data, the simulation result is passed to the control unit and a display unit; a control unit for operating the the real-time control program, the simulation results into a control signal, the control signal to control the operation of the controlled object; a display unit for displaying the simulation results. The simulation results are shown in the target machine, can be real-time observation of the simulation state through the simulation results display the target machine, so as to timely control the controlled object, provides a low cost rapid prototype control system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据仿真领域，特别涉及一种实现快速控制原型的系统及实现 方法。
技术介绍
快速控制原型技术(RCP，Rapid Control Prototyping )源自制造业的快速原 型技术(RP, Rapid Prototyping)。在系统开发的初期阶段，快速地建立控制 对象及控制器模型，并对整个系统进行多次离线和在线的测试来验证控制系统 软、硬件方案的可行性，称这个过程为RCP。该RCP技术广泛应用于交流传动 控制系统的研发过程中，以提高交流传动控制系统仿真的置信度。参见图1,为现有的快速控制原型系统，包括主机101、嵌入式目标机102、 及被控对象103。主机101安装有操作系统和仿真软件，操作系统通常为 Windows,仿真软件为MATLAB、 SIMULINK等，主机101通过高速以太网 与嵌入式目标机102相连。嵌入式目标机102包括微处理器，例如数字信号处 理器(DSP, Digital Signal Processor)或PowerPC,负责相关数据的运算和处理。 嵌入式目标机102安装有实时操作系统，如QNX、 ETS等。被控对象103为 现场设备，如电机等。主机IOI负责实时控制程序的建模、编程、及编译等处理，并将处理的实 时控制程序下载到嵌入式目标机102。嵌入式目标机102采集被控对象103的 运行数据，并从主机101上下载仿真程序，运行所述仿真程序，对该运行数据 进行仿真。嵌入式目标机102运行实时控制程序，根据仿真结果，控制被控对 象103运行。同时，嵌入式目标机102将仿真结果传送到主机101 ，主机101 显示仿真结果，主机101通过高速以太网与嵌入式目标机102相连，这就要求 所述主机101具有高速数据处理能力，对所述嵌入式目标机102性能要求很高。 由于仿真结果数据庞大，所述嵌入式目标机102传送所述仿真结果到所述主机 101需要较长的时间延迟，导致所述主机101不能实时显示仿真结果。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供，仿真结 果不需要在主机上显示，从而降低对目标机性能的要求，提供一种低成本的快速控制原型系统。本专利技术提供一种快速控制原型系统，包括主机、目标机和被控对象，所述 目标机包括下载单元、釆集单元、仿真单元、控制单元、及显示单元；所述下载单元，用于从所述主机上下载实时控制程序和仿真程序；所述采集单元，用于采集所述被控对象的运行数据；所述仿真单元，用于运行所述仿真程序，对所述运行数据仿真，把仿真结 果传递给所述控制单元和显示单元；所述控制单元，用于运行所述实时控制程序，将所述仿真结果转换为控制 信号，利用所述控制信号控制所述被控对象运行；所述显示单元，用于显示所述仿真结果。优选地，所述目标机还包括运行参数设置单元，用于设置仿真程序的给定 参数。优选地，所述目标机上还包括上传单元，用于上传仿真结果至所述主机， 所述主机对所述仿真结果分析处理。优选地，所述系统还包括信号处理装置，用于对所述一皮控对象的输出信号 进行滤波、量程变换后传递至所述采集单元。优选地，所述采集单元包括数字输入输出通道、模拟转换通道和脉冲输入通道，分别采集开关信号、模拟信号和脉冲信号。优选地，所述信号滤波由2阶有源滤波电路实现。 优选地，所述量程变换由除法电路实现。优选地，所述目标机安装DOS扩展器，用于扩展所述目标机的访问内存 空间。优选地，所述目标机还包括共享文件夹映射单元，用于将所述主机中的共 享文件夹映射到所述目标机的本地;兹盘。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点行仿真，并在所述目标机上显示仿真结果，通过目标机上显示的仿真结果可以 实时观测仿真状态，便于更及时地控制被控对象，保证了仿真的实时性，不需 要将仿真结果上传到主机上显示，降低了主机和目标机的数据通信能力，从而降低对目标机性能的要求，提供了 一种低成本的快速控制原型系统。 附图说明图1是现有技术中实现快速控制原型的系统结构图； 图2是本专利技术实现快速控制原型的系统第一实施例结构图； 图3是本专利技术实现快速控制原型的系统第二实施例结构图； 图4是本专利技术信号处理时采用的Butterworth 二阶滤波电路图； 图5是本专利技术实现快速控制原型的方法第一实施例流程图； 图6是本专利技术实现快速控制原型的方法第二实施例流程图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对 本专利技术的具体实施方式做详细的说明。参见图2，该图为本专利技术实现快速控制原型的系统第一实施例结构图。包 括主机110、目标机220、及被控对象330。所述主机110为PC机，装有Windows操作系统和编译软件，所述编译软 件优选Open Watcom C/C++ 1.5编译器，实现实时控制程序和仿真程序的编写 和编译c ;所述实时控制程序和仿真程序可以用C语言也可以用其他语言来编写。例 如汇编语言、Java语言等。目标机220也为PC机，安装DOS操作系统。所述目标机220包括下载单 元201、仿真单元202、显示单元203、采集单元204、控制单元205。所述下载单元201从主机110中下载所述实时控制程序和仿真程序，所述 实时控制程序和仿真程序在所述目标机220上运行。所述采集单元204采集所述被控对象330的运行数据，发送所述运行数据 至所述仿真单元202;所述^皮控对象330的运行数据包括开关信号、^f莫拟信号 和脉冲信号。所述开关信号由所述采集单元204的数字输入输出通道来采集。 所述模拟信号由所述采集单元204的模数转换通道来采集，把采集的模拟量转 换为数字量。所述脉冲信号由所述釆集单元204的脉冲输入通道来采集。所述仿真模块202运行所述仿真程序，仿真所述被控对象330的运行数据， 把仿真结果发送至所述控制单元205和显示单元203。所述显示单元203显示所述仿真结果，包括仿真过程中的图形和数据。所 述图形和数据通过所述目标机220上的图形用户接口 ( GUI,Graphics User Interface )中的显示窗口来显示。所述控制单元205运行所述实时控制程序，将仿真结果转换为控制信号， 输出给所述被控对象330，控制所述被控对象330的运行状态。所述实时控制 程序在仿真过程中计算需要输出的脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)信号的宽度，将所述宽度换算成比较值，比较值通过所述控制单 元205的比较器与定时值比较大小，当所述定时值大于比较值时，所述比较器 输出高电平，否则输出低电平。所述比较器将比较结果输出给所述被控对象 330,控制所述被控对象330的运行状态。本专利技术的目标机220上安装磁盘操作系统(DOS，Disk Operation System), 并且安装DOS扩展器，在DOS扩展器的帮助下，克服了内存不能超过640KB 的限制，使实时控制程序可以访问所有的系统内存，可以运行32位的实时控 制程序。由于DOS是单任务才喿作系统，专门用于仿真时，可保证仿真的实时 性，并且DOS操作系统是免费的，这样就降低了整个RCP平台的成本。同时 在目标机上显示所述仿真结果，便于实时观测仿真状态，能够更及时地控制被 控对象，不需要将所述仿真结果上传到主机上显示，降低了对主机和目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速控制原型系统，包括主机、目标机和被控对象，其特征在于，所述目标机包括下载单元、采集单元、仿真单元、控制单元、及显示单元；所述下载单元，用于从所述主机上下载实时控制程序和仿真程序；所述采集单元，用于采集所述被控对象的运 行数据；所述仿真单元，用于运行所述仿真程序，对所述运行数据仿真，把仿真结果传递给所述控制单元和显示单元；所述控制单元，用于运行所述实时控制程序，将所述仿真结果转换为控制信号，利用所述控制信号控制所述被控对象运行；所述 显示单元，用于显示所述仿真结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何海兴，许为，刘可安，李江红，王坚，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]