一种风机半实物仿真装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及仿真领域，具体涉及一种风机半实物仿真装置、系统及方法。风机半实物仿真装置包括仿真计算机、采集转换模块，仿真计算机通过以太网将仿真模拟参数传送给采集转换模块，采集转换模块将仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给仿真计算机。本发明专利技术解决了现有技术中代码执行效率低，可靠性、通用性差的技术问题，通过本发明专利技术的风机半实物仿真装置、系统、方法，可实现的数学仿真模型与外部之间直接的数字交互，省略了代码生成、下载等步骤，简化了流程，提高了效率，且可广泛应用于各行业的风机半实物仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真
，尤其是指一种风机半实物仿真装置、系统及方法。
技术介绍
随着计算机科学的不断发展，仿真技术的应用领域不断拓展，仿真理论以及基础工具也不断创新。在当今工业社会的各个领域，通过仿真技术来提高产品的可靠性，缩短研发周期，降低测试成本已经成为了一种新的潮流。半实物仿真技术作为仿真技术的一种特例被广泛应用于各个行业中。而当前半实物仿真技术多基于常用的仿真计算软件为Matlab/Simulink自动代码生成技术，该方法将仿真平台划分为3个部分，如图1所示：Matlab/Simulink/RTW，仿真目标机，Labview监控界面，其仿真执行流程可分为两个阶段，代码生成阶段，系统控制阶段。在代码生成阶段，Simulink实现的数学模型通过RTW工具自动生成仿真目标机中可以运行的代码，然后将其下载到仿真目标机中，将控制权交给仿真硬件，进入系统控制阶段；系统控制阶段，由仿真目标机执行仿真程序，通过Labview设计的监控界面，对实物系统进行实时监控与参数调整等工作。由上可知，现有的风机半实物仿真平台通常存在以下缺陷：1、生成的代码执行效率不高，可读性差；2、通用性差，针对不用的硬件需要开发不同的TLC(目标语言编译器)文件；3、资源利用率低，Simulink完成建模后即被停止使用，转而额外开发Labview监控界面，降低了开发效率；4、仿真目标机需要执行仿真模型程序、IO管理程序、Labview软件的支撑程序，其任务量大，可靠性降低。
技术实现思路
为解决现有技术中的上述缺陷问题，本专利技术提供一种风机半实物仿真平台、系统及方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种风机半实物仿真装置，包括仿真计算机和采集转换模块，所述仿真计算机通过以太网将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块，所述采集转换模块将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，所述实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，所述采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机。对上述技术方案的进一步改进为，所述通讯接口可以是以太网接口、串口或USB接口，优选为以太网接口。对上述技术方案的进一步改进为，所述采集转换模块包括通信管理单元，AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元，所述通信管理单元通过以太网分别与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元连接。对上述技术方案的进一步改进为，所述以太网采用UDP协议或TCP/IP协议。对上述技术方案的进一步改进为，所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元均采用FPGA芯片为控制器。对上述技术方案的进一步改进为，所述通信管理单元采用PowerPC 828x芯片+Vxworks操作系统，也可以直接采用FPGA，但是其程序管理方面不及本方实施例高效。对上述技术方案的进一步改进为，所述仿真计算机包括仿真软件，所述仿真软件搭建仿真数学模型，所述仿真软件包括AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件，所述AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件分别封装有与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元进行数据转换的通信协议。对上述技术方案的进一步改进为，所述AIO模块库文件包括AI模块和AO模块，AI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述AO模块设有模块输出口，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。对上述技术方案的进一步改进为，所述DIO模块库文件包括DI模块和DO模块，DI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述DO模块设有单通道和多通道输出模式，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。对上述技术方案的进一步改进为，所述CAN模块库文件包括CAN发送模块和CAN接收模块，CAN发送模块用于向总线上发送CAN数据，CAN接收模块设有数据输入口，用于接收接口号。对上述技术方案的进一步改进为，所述程控电阻模块库文件包括电阻输入端口，用于输入电阻值。对上述技术方案的进一步改进为，所述程控电阻模块单元包括以太网接口、以太网通信芯片、主控芯片、驱动电路；所述以太网通信芯片通过以太网接口接收控制指令，并将所述控制指令传输给主控芯片；所述主控芯片根据控制指令对所述驱动电路输出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号输出电阻值。本专利技术还提供一种风机半实物仿真系统，包括如上述所述的风机半实物仿真装置和实物控制器，所述风机半实物仿真装置通过IO接口与实物控制器连接。对上述技术方案的进一步改进为，所述风机半实物仿真系统应用于风机主控系统半实物仿真，所述实物控制器为风机主控器。对上述技术方案的进一步改进为，所述仿真计算机搭建风机轮毂系统、偏航系统、变频器系统和温度系统中至少一种系统的数学模型。本专利技术还提供一种风机半实物仿真方法，包括以下步骤：搭建仿真模型：在仿真计算机上运行仿真软件，仿真软件模拟受控对象的运行参数；仿真参数转换：所述仿真软件的运行时间设定为无限时间模式，仿真模型运行参数经数据转换协议以及转换硬件传送给实物控制器；仿真模型调节：实物控制器将仿真处理后的数据反馈给仿真计算机，用于仿真计算机调节仿真模型状态。与现有技术相比，本专利技术的风机半实物仿真装置、系统及方法的有益效果为：1、不同于基于代码生成技术实现的风机半实物仿真系统，通过对仿真软件的直接搭建数学仿真模型，且对仿真软件拓展了外部接口，通过该专利技术可以实现仿真计算机中的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，解决了现有技术中代码执行效率低，可靠性、通用性差的技术问题，通过本专利技术的风机半实物仿真装置、系统、方法可实现的数学仿真模型与外部之间直接的数字交互，省略了代码生成、下载等步骤，简化了流程，提高了效率；2、通过仿真软件Simulink软件拓展了IO信号、CAN信号、程控电阻控制器，可以实现Simulink中完成的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，每个模型可以根据各自实物的内部结构与输入输出关系具体建模，因此可广泛应用于各行业的半实物仿真，拥有较好的应用推广价值。3、可以直接使用Simulink中的监控组件，节约了资源成本；4、IO收发管理部分交由底层IO采集转换模块实现，提高了Simulink自身运行的效率。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，特举以下较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为现有风机半实物仿真原理图；图2为本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真运行原理图；图3是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真硬件结构图；图4是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件结构图；图5是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中AI配置过程图；图6是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中AO配置过程图；图7是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中DI配置过程图；图8是本专利技术一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中DO配置过程图；图9是本专利技术一种实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机半实物仿真装置，包括仿真计算机、采集转换模块，其特征在于，所述仿真计算机通过通讯接口将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块，所述采集转换模块将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，所述实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，所述采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机。

【技术特征摘要】
1.一种风机半实物仿真装置，包括仿真计算机、采集转换模块，其特征在于，所述仿真计算机通过通讯接口将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块，所述采集转换模块将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，所述实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，所述采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机。2.根据权利要求1所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述采集转换模块包括通信管理单元，模拟量输入输出单元、数字量输入输出单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元，所述通信管理单元通过以太网分别与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元连接。3.根据权利要求2所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元均采用FPGA芯片为控制器。4.根据权利要求2所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述仿真计算机包括仿真软件，所述仿真软件搭建仿真数学模型，所述仿真软件包括AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件，所述AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件分别封装有与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元进行数据转换的通信协议。5.根据权利要求4所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述AIO模块库文件包括AI模块和AO模块，AI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述AO模块设有模块输出口，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。6.根据权利要求4所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述DIO...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小舟，詹俊，申超，王纪新，
申请(专利权)人：湖南优利泰克自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43