Real-Time Workshop实时仿真研究与应用

MATLAB通过组件Simulink提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境,可以在控制领域中建模并运行仿真,却缺少实时仿真支持。MATLAB工具Real-Time Workshop可以从图形模型生成ANSIC源代码,下载此代码在实时操作系统中运行可以实现实时仿真,但是目前市场上的实时操作系统在开发工具、用户界面等方面存在诸多不足。RTX扩展Windows在提供实时性的同时又可以利用Windows丰富系统资源。利用Real-Time Workshop产生C代码,把要求实时性的代码分离出来放在RTX实时子环境下运行,可以实现实时仿真。实验验证了此方法有较好的实时性。

基于MATLAB/RTW的控制系统一体化设计方法

为了减少控制系统设计的开发周期和开发成本,提出了一种应用MathWorks工具集实现控制系统一体化设计的方法.介绍了MATLAB/Simulink/RTW等开发工具,讨论了其用于控制系统实时仿真的具体流程.并以火炮模拟负载的方位轴控制系统设计为示例,通过xPC目标系统,说明了此方法在实际工作过程中的一些关键问题.

利用C-API的基于RTW实时仿真系统在线调参

针对外部模式不足,基于实时工作箱(RTW)实时仿真系统,采用访问C文件应用程序接口(C-API),修改主程序并访问model_pt.c文件中的参数信息,可在线调整参数。其过程是:内嵌参数、生成model_pt.c文件、访问参数结构,并在目标机端主程序的仿真循环中添加代码接收数据包并解析得到参数序号和新值。

基于RTW和VxWorks的飞行控制系统实时仿真

介绍了一种使用Simulink/RTW建模工具和Tornado/VxWorks嵌入式实时操作系统进行飞行控制系统快速原型的方法。首先对一个非线性的纵向短周期运动的飞机模型进行了线性化后的动态逆控制系统的设计。该控制系统满足C*准则。然后使用Simulink的模型代码自动生成技术,生成经优化的可直接在VxWorks系统上实时运行的应用程序,并且能够实时监控目标机的运行状态以及对Simulink模型实现在线调参。接着,以Pentium4处理器微机为目标机,在以太局域网的环境中下载可执行模块,实时运行和监控目标机的运行。最后,将实时仿真的结果与Simulink的数字仿真结果进行了对比分析。

基于RTW的混合仿真计算机开发与应用

提出了基于Matlab/Simulink/RTW的全新的混合仿真方案,探讨了数字机与模拟机同步仿真问题的解决方法,研制了混合仿真计算机系统,使实时控制系统和计算机控制拥有了更好的仿真平台。以自动控制原理实验为例验证了该实验系统的可行性。实验表明,该系统具有技术领先、结构简单、费用低廉、可以实时监测系统的动态过程、可以在线实时修改参数和界面友好的特点。

基于Simulink/RTW的汽车电子控制系统的研究

随着汽车电子控制系统的日益先进和复杂化,传统的手工编写代码实现汽车电控系统的开发模式已不能满足开发需要;结合基于模型的设计方法和代码生成技术,提出了一种基于Simulink/RTW的汽车电子实时控制系统的新型设计方法;利用Simulink进行算法开发、系统建模和仿真验证,然后通过RTW自动生成嵌入式代码,实现汽车电子实时控制系统的开发;并将该设计方法应用到发动机控制系统的开发过程中,通过与Simulink中仿真结果进行对比,验证了该方法的可行性与正确性;经过实践证明这种新型设计方法可以大大缩短控制系统的开发周期,对于嵌入式控制系统的开发具有一定的实用价值。

基于RTW的半实物仿真环境研究与应用

本文提出了一套基于Matlab／Simulink／RTW的全新的半实物仿真方案,实现了系统设计、数字仿真和目标实现的一体化,使控制系统在理论设计与Matlab数字仿真后无需编程即可快速进入半实物仿真实验阶段;探讨了其中关键技术问题的解决方法。以吊车控制系统设计和半实物仿真为例,验证了该方案具有效率高、费用低、实时监测系统的动态过程、在线实时修改参数和界面友好的优点。

铁路货车钩舌检修数字孪生车间的研究与应用

为了实现对铁路货车检修车间的实时透明管控,提高车间管理的信息化和智能化水平。首先,基于数字孪生技术,提出一种数字孪生检修车间六维模型,介绍了系统核心功能和开发流程,并详细阐述了数据采集及交换、三维可视化场景构建,被检对象生成等全要素精准建模过程。其次,基于分布式MQTT构架的数据采集及交换的方法,建立多源异构数据流转节点的状态矩阵,利用嵌入式设备、采集卡、传感器,逻辑控制器与车间管控系统进行数据交换,结合检修车间设备、物料、产线等检修全过程动态模型,构建了虚实交互映射的检修车间数字孪生系统。最后,通过基于数据挖掘的钩舌检修跟踪、检修工艺甘特图等技术输出,展示了数字孪生关键技术在钩舌智能检修中的应用场景,验证了所提方法的有效性,同时为数字孪生在智能轨道交通中的应用提供参考。

基于RTWERT/VxWorks的实时仿真方法实现

介绍了一种基于RTW Embedded Coder和嵌入式操作系统VxWorks的实时仿真方法。在一些实时性要求较高的仿真系统中,怎样能够在不加大开发难度的情况下提高仿真的实时性是一个需要解决的问题。Matlab中的RTW是专门为实时仿真设计开发的,VxWorks是一个非常实时的嵌入式开发系统,利用代码生成工具将ERT嵌入式目标自动生成优化的嵌入式实时C代码,下载到VxWoks嵌入式实时操作系统下运行,主机运行Simulink模型,目标机运行实时代码,保证了实时性。同时提供了利用C-API接口实现在线调参的方法,与传统的基于Tornado实时目标和VxWorks的实时仿真方法相比,更加利于对模型参数进行访问。

基于RTW的三电平双PWM变换器控制系统设计

以DSP为核心的电力电子与电力传动控制系统软件编写复杂,不便于实验,为此提出了一种基于Matlab/Simulink及实时代码生成工具RTW(Real-Time Workshop)的电力电子与电力传动控制系统软件的设计方法。首先在Simulink下搭建控制系统模型,进行相应仿真完善,验证控制算法,根据目标DSP型号添加相应DSP内核、外设并设置控制参数,然后直接将模型转化为相应DSP的C源代码,在相应的硬件平台支持下即可完成相关实验。介绍了仿真及生成代码模型在构建时的流程和关键问题,并按照该方法对一种以TMS320F2812为控制系统核心的新型中点箝位三电平双PWM变换器控制策略进行了仿真和实验。结果证明在该方法下完成的仿真和实验结果基本一致。

利用RTW和数据采集卡实现随动系统实验平台

在计算机控制的随动系统实验平台下,提出了通过数据采集卡在Matlab/Simulink环境下用RTW（real time windows target）实时仿真工具箱对随动系统速度反馈、位置反馈精确地实时检测的方案,实现了位置环的有效控制,并且实现了良好的定位功能。其控制器的结构简单可见,控制效果可与专用控制卡相媲美,该方法可以缩短开发周期,节省开发费用,丰富了电气工程及自动化专业学生综合性实验内容,加深了学生对随动系统和伺服控制的理解,完全能满足课程的教学需要。

基于RTW的过程控制实时仿真系统设计

基于Matlab/RTW的功能研究,设计了一种半实物实时仿真平台。该平台由Simulink提供的驱动模块驱动I/O板卡完成实际现场与Matlab工作空间的数据交换,将实际系统引入到仿真回路里,实现了控制系统建模、分析、数字仿真和目标实现的一体化。结果表明系统实时性能良好,控制参数修改方便,可以完成各种控制算法的开发与测试。

基于RTW的驱动代码快速生成技术研究

虽然基于模型的设计逐步取代基于文本规范的传统的嵌入式软件开发模式,但是目前RTW(Real-Time Workshop)代码生成工具仅仅将控制算法模型自动转换为源代码,对于实时系统的开发来说,目标芯片的驱动代码还需要用户手动编写,然后添加到控制算法的模型源代码中。针对上述问题,提出基于RTW的驱动代码快速生成技术,它能有效地实现在生成代码的同时将驱动程序嵌入到控制模型的源代码中,真正实现由仿真模型到目标芯片应用程序的代码自动生成。最后以汽车电子主流芯片MPC5634的代码生成为例,结果表明了该技术的实用性和高效性。

基于RTWEC的控制算法自动代码生成技术

研究基于实时工作间嵌入式代码生成器(Real-time workshop embedded coder,RTWEC)的航空发动机复杂控制算法自动生成可执行代码技术,介绍原理及其应用方法.针对某型航空发动机控制器多变量控制算法的手动编程和自动生成代码进行电子控制器半实物仿真并比较分析.结果说明该方法简单、易行,有效降低了程序编制、查错和调试的工作量,缩短了研制周期,可以广泛用于控制器复杂算法从设计仿真到具体实现的开发过程.

MATLAB/RTW在实时数据采集中的应用

介绍了MATLAB/RTW在实时数据采集中应用 ,并着重介绍一种编制具有实时显示功能的数据采集软件的方法。该方法可以缩短开发周期 ,节省开发费用 ,具有较高的实用性。

基于RTW和VxWorks的飞控系统仿真实验平台研究

采用高效快速的仿真实验平台构建方法可以大大提高仿真试验效率,利用Real-Time Workshop的自动代码生成功能和外部调试模式,可将Simulink环境下的飞机动力学仿真模型和利用S函数功能封装的控制率模型自动转换为在嵌入式操作系统中运行的仿真代码,利用该研究方法可在较短时间内完成对仿真实验平台的构建。采用本平台使整个研制过程难度和工作量大大地降低,并且具有在线调参和数据监控功能。与传统仿真实验方法相比,仿真实时性更接近真实飞行下的状态。

基于改进YOLOv5s的智能车间工人不安全行为实时检测方法

生产安全是以人为本的智能制造基本要求,为满足智能车间工人不安全行为的实时性检测和边缘端部署需求,提出一种基于轻量化的YOLOv5s的工人不安全行为检测方法。首先,对YOLOv5s特征融合网络以及输出层进行删除;其次,对改进后网络训练得到的模型文件进行结构化剪枝;最后,使用知识蒸馏对剪枝后的网络模型进行微调。实验结果表明,改进后YOLOv5s算法的mAP@0.5高达97.8%,刷新率提升108%,所需算力下降了69.0%。所提出的YOLOv5s-2Detect网络及轻量化设计方案对智能车间工人不安全行为检测具有较高的精度,实时性与鲁棒性能够满足智能车间实际环境中工人不安全行为的检测需求。

基于RTW和Linux的快速控制原型技术研究

建立了基于RTW和linux的快速控制原型技术研究平台,实现了该平台与MATLAB/Simulink图形化建模环境的无缝连接;对RTW代码自动生成、目标平台接口通信应用等作了详细研究,最终实现了宿主机到目标机可执行代码的一键生成以及目标机基于modbus rtu/tcp通信协议的主、从站功能;该快速控制原型平台现已成功用于实验室过程控制实验装置的算法和相关通信协议研究。

基于MATLAB/RTW的实时控制器快速开发方法的研究

为了满足控制器设计多样性和快速性的需要,提供了一种实时控制器快速开发的方法。利用MATLAB/RTW的实时开发环境,生成可执行的代码和执行实时仿真,从而缩短了控制器的开发时间。通过简单的PID仿真,实例表明,该方法不仅可以实现实时控制器的快速开发,而且能使控制器达到理想的控制效果。

RTW技术在网络远程闭环控制系统中的应用

针对Matlab/RTW对硬件编程能力的不足,基于网络远程闭环控制系统,采用C-MEX函数编写硬件驱动程序,经过编译后生成DLL文件,在Simulink中使用S函数调用DLL文件,达到扩展Matlab对硬件编程的能力,使用RTW工具箱生成的C代码并下载到基于ARM技术的网络远程控制器和现场控制器中实现实时远程在线控制,取得了预期的控制效果。