实时仿真技术的发展
实时指在规定时间(步长)完成规定的事件。半实物仿真的优点在于在整个控制系统硬件没有准备完整的情况下进行系统级仿真,在开发早期阶段有全面的视角。
1. ADI公司为美国军方言之第一台实时仿真系统,用于航空发动机的测试;
2. 德国dSPACE;
3. ETAS;
4. 加拿大op-RT推出了适用于电力电子行业的RT-LAB实时仿真平台;
5. NI;
6. 日本A&D;
7. 恒润科技HiGale
实时仿真技术上的进步都与计算机科学软硬件仿真密不可分。根据其构架和对于模型的支持情况,初步将发展划分为四个阶段:
第一阶段,单板系统:所有处理器芯片和IO接口集成在一个PCB;
第二阶段,基于实时操作系统加多核处理器和高速总线系统:是当前实时仿真系统的主流模型。硬件结构看,都采用高性能处理器板块,通过高速实时总线与IO板卡互联。可实现多核处理器必行运算;
第三阶段,高速FPGA实时计算仿真系统:随着实时仿真测试系统的应用不断深入,特别是电力电子行业的应用,对于系统的实时性提出了更高的要求,几乎接近了X86构架处理器计算能力的极限。所以需要FPGA运行实时模型才能够解决这一问题。
第四阶段,模型支持多样性:
Matlab/Simulink建模和FPGA在控制系统开发的联合应用
随着高速复杂控制系统开发的需求日益增大,因此FPGA和模型的联系越来越紧密。Matlab工具软件对FPGA的支持力度日益增强,Mathworksh和各大FPGA生产商合作退出了直接利用模型生成FPGA代码的System Generator(支持Xilinx公司FPGA)和DSP Builder(支持Altera公司FPGA)等工具包。从Matlab2007a开始,Mathwork提供了Simulink工具Simulink HDL coder,可以实现Simulink模型生成HDL代码。
1. Simulink转换生成可执行的硬件模型,借助ModelSim软件验证相应的设计是否和Simulink输出一致,否则需要重新修改设计;(不需要硬件支持)
2. 设计在线调试,System提供了使用ChipScope和共享存储器两种方法实现系统的在线调试,都可以利用相关工具获得可视化的测试信号。(需要硬件支持)
3. SystemGenerator时序分析器。以报告的形式反馈最慢的路径和不符合时序要求的时序。