机电半实物仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时仿真机。仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现。

Mechanical and electrical hardware in the loop simulation system

The invention relates to the electromechanical semi physical simulation system. The system adopts the upper and lower computer architecture, the upper computer is the simulation management computer in the system composition, and the lower computer is the electromechanical real-time simulation machine. Simulation management computer and electromechanical real-time computer are connected by Ethernet. The data interaction between computer and external system or physical device is simulated and managed through interface adapter.

【技术实现步骤摘要】
机电半实物仿真系统
本专利技术涉及机电仿真领域，具体涉及一种机电半实物仿真系统。
技术介绍
仿真（Simulation），即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示的。项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计，一般采用蒙特卡洛法进行仿真。利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。机电行业作为国内的支柱型产业，机电产品在进行正式投入使用时，通常需要对产品的性能进行仿真测试。现有技术的缺点在于：目前的平台无法对机电代码提供直接的仿真运行环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机电半实物仿真系统，平台能够对机电代码提供直接的仿真运行环境。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构组成，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时计算机，仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现，还包括硬件接口设备、第三方软件扩展接口库、数据注入模块和通讯网络；所述仿真管理计算机用于系统测试前的准备工作，包括仿真模型的生成、测试用例、故障的注入、测试结果分析和预留第三方软件扩展接口，并通过以太网与机电实时计算机进行数据通讯，所述机电实时计算机完成实时仿真测试任务，驱动整个仿真的正常运行；所述硬件接口设备：硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的I/O接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；所述第三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现机电半实物仿真系统多功能扩展开发；所述数据注入模块通过仿真软件用于用例注入和故障注入；所述通讯网络包括仿真管理计算机与机电实时计算机之间的以太网络和机电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。作为本方案的进一步改进，所述仿真管理计算机包括用户图形界面、测试用例控制工具、仿真模型开发工具、故障注入控制工具、测试脚步注入工具、数据下载服务、测试结果分析工具、测试过程管理。作为本方案的进一步改进，所述机电实时计算机包括数据的加载和解析、测试显示监控服务、测试脚本解析器、实时任务调度管理、通信协议、硬件驱动。作为本方案的进一步改进，述数据加载服务：加载仿真管理计算机的测试数据；测试显示监控服务：仿真测试时数据的发送、收集及显示。通过测试监控面板实时添加测试命令；根据实际需要以不同的方式实时显示指定数据；测试脚本解析器：解析测试脚本，组织成仿真模型能够识别数据；实时任务调度管理：提供整个系统的任务管理和实时调度机制；通信协议：测试任务时数据通讯的实时机制；硬件驱动：驱动仿真模型输出数据，通过I/O驱动发送到被测系统。作为本方案的进一步改进，所述硬件接口设备支持的总线及IO接口有：1553B/CAN/AD/DA/RS232/RS422/RS485/DI/DO/RELAY/以太网，及用户定制接口。作为本方案的进一步改进，所述故障注入支持多种硬件故障注入模式，可实现开路故障、短路故障、接地故障等，并可外接故障源；通过软件注入特定的串口包，经仿真管理计算机传送至实时计算机；在仿真管理计算机中结合专家库中经验故障包；解析出对应的故障名称并给出对应故障产生的可能原因，实现对机电系统故障的验证。作为本方案的进一步改进，所述通过软件注入特定的接口数据包；经实时计算机按照相应算法解析出用例输入的对应信号，并通过I/O硬件接口发送至被测系统。本专利技术的有益效果是：和传统仿真技术相比，本专利技术的优势在于：（1）无缝支持Matlab/Simulink建模环境，实现机电系统本身的仿真及交联系统/设备之间通讯方式的仿真；（2）多种数据输入方式；（3）实现信息监控显示、运行控制和数据采集、处理及存储；（4）提供外部接口库，支持对实时仿真系统进行功能扩展开发；（5）实现对机电系统故障的验证；（6）实现对测试结果的自动分析；（7）实现对分析结果的入库操作；（8）实现机电半实物仿真测试自动化测试。附图说明图1是本专利技术的系统构成图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示：机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构组成，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时计算机，仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现，还包括硬件接口设备、第三方软件扩展接口库、数据注入模块和通讯网络；所述仿真管理计算机用于系统测试前的准备工作，包括仿真模型的生成、测试用例、故障的注入、测试结果分析和预留第三方软件扩展接口，并通过以太网与机电实时计算机进行数据通讯，所述机电实时计算机完成实时仿真测试任务，驱动整个仿真的正常运行；所述硬件接口设备：硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的I/O接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；所述第三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现机电半实物仿真系统多功能扩展开发；所述数据注入模块通过仿真软件用于用例注入和故障注入；所述通讯网络包括仿真管理计算机与机电实时计算机之间的以太网络和机电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。为满足所内配置项/系统测试要求，配合配置项/系统测试人员进行机电系统半实物仿真测试，我们计划建设一个机电半实物仿真综合平台，该平台能够对机电代码提供直接的仿真运行环境。主要实现以下内容：无缝支持Matlab/Simulink建模环境，实现机电系统本身的仿真及交联系统/设备之间通讯方式的仿真；多种数据输入方式；实现信息监控显示、运行控制和数据采集、处理及存储；提供外部接口库，支持对实时仿真系统进行功能扩展开发；实现对机电系统故障的验证；实现对测试结果的自动分析；实现对分析结果的入库操作；实现机电半实物仿真测试自动化测试。针对上述实现内容，建立机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时仿真机。仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现。该系统的构成图如下图所示，整个系统主要包括：仿真管理计算机（运行仿真管理软件）；机电实时计算机；硬件接口设备（I/O接口）第三方软件扩展接口库；数据注入模块；通讯网络。每个环节的具体应用如下：仿真管理计算机：仿真管理计算机用于系统测试前的准备工作，包括仿真模型的生成（本文档来自技高网...

【技术保护点】
机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构组成，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时计算机，仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现，其特征在于，还包括硬件接口设备、第三方软件扩展接口库、数据注入模块和通讯网络；所述仿真管理计算机用于系统测试前的准备工作，包括仿真模型的生成、测试用例、故障的注入、测试结果分析和预留第三方软件扩展接口，并通过以太网与机电实时计算机进行数据通讯，所述机电实时计算机完成实时仿真测试任务，驱动整个仿真的正常运行；所述硬件接口设备：硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的I/O接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；所述第三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现机电半实物仿真系统多功能扩展开发；所述数据注入模块通过仿真软件用于用例注入和故障注入；所述通讯网络包括仿真管理计算机与机电实时计算机之间的以太网络和机电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。

【技术特征摘要】
1.机电半实物仿真系统，该系统采用上下位机架构组成，上位机即为系统组成中的仿真管理计算机，下位机即为机电实时计算机，仿真管理计算机和机电实时计算机通过以太网连接，仿真管理计算机与外部系统或物理设备之间的数据交互通过接口适配器实现，其特征在于，还包括硬件接口设备、第三方软件扩展接口库、数据注入模块和通讯网络；所述仿真管理计算机用于系统测试前的准备工作，包括仿真模型的生成、测试用例、故障的注入、测试结果分析和预留第三方软件扩展接口，并通过以太网与机电实时计算机进行数据通讯，所述机电实时计算机完成实时仿真测试任务，驱动整个仿真的正常运行；所述硬件接口设备：硬件接口设备是仿真软件中的实物部分，由各种类型的I/O接口组成，它与真实的被测系统连接，是测试环境发送测试数据并接收测试结果数据的物理通道；所述第三方软件扩展接口库提供外部接口库，支持用户专业的特殊需求，实现机电半实物仿真系统多功能扩展开发；所述数据注入模块通过仿真软件用于用例注入和故障注入；所述通讯网络包括仿真管理计算机与机电实时计算机之间的以太网络和机电实时计算机与被测系统之间的强实时通讯机制。2.根据权利要求1所述的机电半实物仿真系统，其特征在于，所述仿真管理计算机包括用户图形界面、测试用例控制工具、仿真模型开发工具、故障注入控制工具、测试脚步注入工具、数据下载服务、测试结果分析工具、测试过程管理。3.根据权利要求1所述的机电半实物仿真系统，其特征在于，所述机电实时计算机包括数...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉启林，
申请(专利权)人：四川汉科计算机信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51