柴油机主机嵌入式仿真系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种技术提升的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特点是选用更加高速的基于ＡＲＭ＋ＤＳＰ双核集成处理器的嵌入式仿真计算机，代替ＰＣ机和工控机组合的仿真计算机，以提高柴油机主机仿真系统的实时性和精确度；采用直接由外部输入装置（键盘、开关等）将控制信息和参数馈送至上述嵌入式仿真计算机，并将嵌入式仿真计算机解算的结果，通过现场控制总线（ＣＡＮ总线）送至ＬＣＤ液晶屏和上位工控机进行参数、特性曲线和多媒体方式显示。达到提升系统的数学物理仿真设备的控制能力，营造一个比较完美的半实物在环的身临其境的仿真氛围，为柴油机主机的机电特性研究，创造了易于操作的工作平台。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种技术提升的柴油机主机仿真系统。
技术介绍
柴油机主机仿真系统作为船舶轮机模拟器的重要组成部分，是作为船员的培训和高级航运管理人才的培养，从感观视觉效果到理性的实船操作效果的半实物在环教学和科研设备之一。目前，这样的仿真系统一般采用PC机和工控机作为仿真计算机，通过数据处理、输入输出接口以及A/D、D/A数据采集卡，去控制柴油机主机气控屏、实船操纵盘台、显示仪表、报警装置以及柴油机主机驱动螺旋桨系统的运行和实船操作、故障设置和排除的模拟。上述柴油机主机仿真系统在演绎柴油机主机实际工况时，由于PC和工控机作为仿真计算机的处理效率较低，应用程序受到多任务非实时操作系统的限制，因此该系统实时性较差，实船操纵效果逼真性低。而要提高实时性就必须简化仿真数学模型，降低数学运算的精确度，从而造成物理仿真设备的控制能力和响应速度的下降。这样，柴油机主机仿真系统的精确度和实时性无法两全，很大程度上影响了仿真的逼真性的提高。
技术实现思路
本技术的目的是通过技术提升采用更加高速的柴油机主机仿真系统(基于ARM+DSP双核集成处理器的嵌入式仿真计算机)，达到提高仿真精确度和实时性，以及物理仿真设备控制能力的目的，从而比较完美地建立一个半实物在环的柴油机主机仿真系统。本技术是这样实现的为了提高柴油机主机仿真系统的实时性和精确度，必须选用更加高速的仿真计算机来代替PC机和工控机组合的仿真计算机，采用直接由外部输入装置(键盘、开关等)将控制信息和参数馈送至高速仿真计算机中，并将高速仿真计算机解算的结果，通过现场控制总线(CAN总线)送至LCD液晶屏和上位机进行参数、特性曲线和多媒体方式显示。附图说明图1为基于ARM+DSP双核集成处理器嵌入式仿真计算机的柴油机主机嵌入式仿真系统结构组成框图。具体实施方式以下结合附图对本技术柴油机主机嵌入式仿真系统的结构组成作进一步详细描述。参见图1，1为预先设计好的柴油机主机的数学模型，将其移植入由32位单片机和数字信号处理器构成的ARM+DSP双核集成处理器(型号为TMS320VC5470)组成的嵌入式仿真计算机2中，该仿真计算机2由ARM核(高级精简指令集微处理器)作为主处理器，负责任务管理、输入输出、外部设备的控制以及嵌入式操作系统的运行；DSP核(数字信号微处理器)作为从处理器，负责快速的数据运算处理。两个处理器之间通过共用一部分存储器和通讯接口进行交互。由此替代PC机和工控机组成的仿真计算机。3为外部输入装置，如键盘、开关等，直接将控制信息和参数馈送至嵌入式仿真计算机2的ARM侧，4为LCD液晶屏，呈现嵌入式仿真计算机2中DSP解算的结果，如柴油机主机的特性曲线以及模型参数的设置。5为输入输出(I/O)接口电路，嵌入式仿真计算机2经I/O接口电路5控制物理仿真设备，如柴油机主机气控屏10和实船操纵盘台、显示仪表和报警装置9。6为同步串行口，7为数字信号处理器(型号为TMS320LF2407)，嵌入式仿真计算机2经同步串行口6控制数字信号微处理器7，再由数字信号微处理器7控制由仿真电动机模拟的推进器和螺旋桨系统11。8为现场控制总线(CAN总线)，数字信号微处理器7经现场控制总线8，把嵌入式仿真计算机2中DSP解算结果实时传送至上位机(工控PC机)12，得到的仿真信息进行各种多媒体方式显示，既实现了柴油机主机特性的数学物理仿真，又营造了一个比较完美的半实物在环的身临其境仿真效果。本技术柴油机主机嵌入式仿真系统的推出，由于采用了基于ARM+DSP嵌入式高速仿真平台，解决了传统的PC机和工控机作为仿真平台的精确度和实时性无法两全的不足。同时提升系统的数学物理仿真设备的控制能力，从而营造了一个比较完美的半实物在环的身临其境的仿真氛围，为柴油机主机的机电特性研究，创造了易于操作的工作平台。权利要求1.一种包括数学模型(1)，嵌入式仿真计算机(2)，输入输出I/O接口电路(5)，物理仿真设备的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特征在于嵌入式仿真计算机(2)由32位单片机和数字信号处理器构成的ARM+DSP双核集成处理器组成。2.根据权利要求1所述的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特征在于a、外部输入装置(3)直接将控制信息和参数馈送至嵌入式仿真计算机(2)；b、LCD液晶屏(4)呈现嵌入式仿真计算机(2)中DSP解算的结果。3.根据权利要求1所述的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特征在于嵌入式仿真计算机(2)中DSP解算结果经同步串行口(6)、数字信号微处理器(7)、现场控制总线(8)实时传送至上位机(12)。专利摘要本技术公开了一种技术提升的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特点是选用更加高速的基于ARM+DSP双核集成处理器的嵌入式仿真计算机，代替PC机和工控机组合的仿真计算机，以提高柴油机主机仿真系统的实时性和精确度；采用直接由外部输入装置(键盘、开关等)将控制信息和参数馈送至上述嵌入式仿真计算机，并将嵌入式仿真计算机解算的结果，通过现场控制总线(CAN总线)送至LCD液晶屏和上位工控机进行参数、特性曲线和多媒体方式显示。达到提升系统的数学物理仿真设备的控制能力，营造一个比较完美的半实物在环的身临其境的仿真氛围，为柴油机主机的机电特性研究，创造了易于操作的工作平台。文档编号G09B25/02GK2773831SQ20052004022公开日2006年4月19日 申请日期2005年3月18日 优先权日2005年3月18日专利技术者郑华耀, 黄学武, 王华英, 陈巨涛, 厉善亨, 沈爱弟 申请人:上海海事大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括数学模型（１），嵌入式仿真计算机（２），输入输出Ｉ／Ｏ接口电路（５），物理仿真设备的柴油机主机嵌入式仿真系统，其特征在于嵌入式仿真计算机（２）由３２位单片机和数字信号处理器构成的ＡＲＭ＋ＤＳＰ双核集成处理器组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑华耀，黄学武，王华英，陈巨涛，厉善亨，沈爱弟，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]