RTX的三轴仿真转台实时控制软件设计与实现

本文以实际应用为背景,针对三轴仿真转台控制系统实时性,稳定性需求,研究了基于RTX的实时控制系统的设计和实现方法.依据RTX实时控制的基本原理,并根据转台控制系统要求,采用"Windows+RTX"综合软件平台,设计并实现了转台控制系统实时软件.实验证明,基于RTX的三轴仿真转台实时控制软件达到了系统的设计指标,实时性高、工作稳定可靠.

基于RTX弧焊机器人控制系统的设计与实现

基于Window操作系统的实时扩展系统(RTX)设计了弧焊机器人控制系统.采用模块化方法和单一工控机,利用开放的实时以太网络通信协议EtherCAT总线技术,基于VC软件完成了人/机交互界面以及各功能模块的设计,并通过实验测试了弧焊机器人控制系统在RTX环境下EtherCAT主、从站发送和接收数据帧的时钟漂移.结果表明,所设计的控制系统具有良好的实时性与开放性.

基于RTX的建模与实时仿真软件YH-RTSIM的设计

为了满足新型飞行器半实物仿真更高的实时性要求,基于Windows的实时扩展包RTX开发建模与实时仿真软件YH-RTSIM,设计了由仿真建模集成环境、Windows进程和RTSS进程组成的软件结构,不仅可提高实时性,而且原有用户的仿真程序只需很小的修改就可编译运行。设计了基于共享内存的进程间通信算法来实现实时数据存储和显示,设计了帧时间控制算法保证精确的帧时间。测试和应用表明:YH-RTSIM运行正确,仿真帧时间的误差为-0.0004ms～0.0004ms,小于1μs(0.001ms),能满足飞行器半实物仿真的需要。

基于RTX的力/触觉再现系统实时性实现方法研究

针对虚拟环境力/触觉再现系统中作用力计算的实时性要求,研究了Windows操作系统下循环控制的实现方法:时间查询法、多媒体定时器法和基于实时扩展RTX(real-time extension)的方法。利用Delta 6-DOF力/触觉手控器建立了一个基于PC的力/触觉再现原型系统,分别在系统空载、并存网络通信、并存音频播放和并存视频播放4种系统负载状态下对3种实现方法进行了实验。实验结果表明,基于RTX的方法能够获得较理想的实时循环控制性能,适用于力/触觉再现等需要较高实时性计算循环的应用系统。

多任务网络通信在RTX下的实时性研究

通信网络的实时性是工业控制系统的核心问题之一。为了研究RT-TCP/IP协议下的通信网络在复杂环境中的实时性,基于RTX实时子系统环境,采用RT-TCP/IP协议栈和多线程技术,在普通PC机上实现了客户端/服务端模式下的实时多任务通信;同时,采用回环接口收发数据包的方法,对多任务通信网络的快速性、稳定性、可靠性进行了实验测试和分析。通过实验得出,多任务网络应用对计算机硬件配置要求高,并存在通信网络实时性能不佳的问题,为RTX的实际网络应用提供重要的依据。

基于RTX的复杂虚拟试验分层实时网络环境研究

复杂实时仿真系统中不同层次对实时性、可靠性要求各不相同;网络和操作系统是该类系统环境的重要组成部分;针对硬件在回路试验的实时需求,提出了基于RTX下的反射内存网的半实物接入网络,构建了基于RT-TCP/IP的虚拟试验局域网;其操作系统层面,设计为弱实时任务在Windows内核上运行,而强实时任务分布在RTX内核之上;文中对各层面的实时性进行了测试,分析了层面间的实时性约束;结合某飞行试验系统的虚拟试验,给出了具体的设计方案,满足了应用中不同实时性的要求。

基于RTX和反射内存的红外景象投射系统实时性设计

红外景象投射是红外成像半实物仿真的关键技术,实时性是其重要性能指标。提出了一种红外景象投射系统设计方案,系统由红外图像生成和红外图像转换两部分组成。图像生成系统基于通用GPU实现,图像转换基于电阻阵列实现。根据仿真应用对像元规模和帧频的需求,采用反射内存网络实现图像数据传输和帧同步。通过红外图像帧周期测试,评估系统的实时性。测试结果表明,在Windows系统下红外图像生成帧周期不稳定,会出现随机性大幅度偏差。提出采用RTX的扩展的实时性设计,给出详细实现方案。试验结果表明:Windows系统中断响应的不确定性是影响图像帧频稳定的主要原因,基于RTX的实时性设计可以保证图像生成在帧同步控制下稳定地以200 Hz帧频运行。

基于RTX烟支质量在线检测系统的设计应用

为了解决现有烟支质量在线检测系统的封闭性问题,提高缺陷烟支剔除的准确率,满足卷烟企业提高烟支品质和生产管理信息化要求,研发了烟支质量在线检测系统。该系统以标准PC和商用I/O硬件作为硬件平台,采用RTX对Windows进行实时扩展,集成了烟支在线质量检测系统和OPC服务器,克服了现有系统缺陷烟支漏剔率和误剔率较高的问题,满足了对每支烟进行检测分析和对缺陷烟支准确剔除的实时性要求。利用PC的联网能力,通过OPC标准接口满足了企业信息化需求。使用效果表明,系统检测精度高,漏气烟支的漏剔率和误剔率均小于0.2%,空头漏剔率和误剔率均小于0.1%,系统运行稳定,调试简单,减少了维护工作量。

基于RTX的船用六自由度运动稳定平台控制系统的工程应用

以实际应用为背景,介绍了六自由度运动稳定平台的机械结构及其控制系统的设计过程。采用"双速度环串级控制结构"设计了三轴陀螺稳定平台控制器。针对三轴仿真转台和三轴陀螺稳定平台实时控制的要求,讨论了基于RTX的实时控制系统设计和实现方法。测试结果证明,基于RTX的六自由度运动稳定平台控制系统达到了系统的设计指标,实时性高、工作稳定可靠。

空间飞行器绕飞中控制系统的半实物仿真研究

为解决空间飞行器绕飞中控制系统的仿真问题,提出了一种基于RTX实时操作系统的半实物仿真平台,通过1553B和VMIC进行各设备的信息交互,使"虚拟环境"与"真实环境"有效地结合,实现了在机械、电气、控制与软件等多学科交互作用下控制系统特性的仿真与验证。该仿真平台在部分实物短缺情况下,可采用仿真机对这些实物进行功能和电气接口的模拟,提前进行控制系统半实物仿真试验,具有良好的可扩展性,仿真验证的可信度和重复使用率,为在轨服务装备和反卫星作战武器控制系统的仿真提供了一套非常实用的半实物仿真平台,并以美国轨道快车的试验条件为输入信息,进行了实际控制系统的仿真验证。

战术仿真系统中数据交互的实时性研究

实时性要求是分布式战术训练仿真时空一致性的基本要求。通过对战术训练仿真系统结构的分析,对仿真系统及各分系统节点分别提出了不同的实时性控制策略。对战术训练仿真系统来说主要是优化网络结构,并发送同步信号使各节点时钟同步,而对于各分系统节点来说主要是进行实时性改造使其时钟恒定。系统已投入使用,实践证明该系统运行稳定可靠。

惯导车载试验系统软件设计与研究

为了提高车载惯导试验系统的通用性和易扩展性,使该平台能够对不同型号的惯导系统进行测试,文章设计与研究了一套新型的惯导车载试验系统;文章简要介绍了该系统的构成和硬件结构,根据系统特点选择Windows+RTX作为软件开发平台,阐述了该平台实时性与广泛的用户软件支持兼顾的特点,并根据平台结构将软件设计分为3部分,详细说明了3部分的实现方法;最终通过实例表明,通过这种软件平台搭建的系统与其他平台下系统相比,具有实时性强、算法运行可靠、结构紧凑、用户操作简单的特点。

虚实合成试验系统中间件实时性扩展与应用

采用数据分发服务(DDS)技术并增加组播机制,引入服务质量(Qo S)和编译式中间件技术,在DDS中采用接口本地化、可扩展传输架构等方法,对公共对象请求代理体系结构(CORBA)实时中间件通信底层进行改造,来优化和提高中间件实时性,并得到试验验证。研究结果表明,扩展后的中间件在实时性扩展(RTX)环境中传输延迟1 ms左右,实时性得到极大的提高,为实时性要求较高的大规模靶场分布式仿真试验提供了一个切实可行的新方法。

手术辅助机器人的运动控制器设计

系统硬件采用YASKAWA公司提供的MP2100运动控制卡、∑-V伺服驱动器和伺服电机,该控制卡通过PCI接口与工控机连接,控制卡与驱动器采用具有总线结构的MECHATROILINK-II连接。基于上述软、硬件基础,本文对该运动控制器的原型系统进行了研究,实现了运动控制的基本操作,如伺服轴的手动控制以及自动直线插补、圆弧插补等。最后对该原型系统进行了测试,并分析了存在的问题。

舰空导弹舰面设备仿真与实现

提出一种新型舰面设备仿真技术和方法,采用全球定位系统或北斗卫星导航系统的时统信息,配合时统卡进行仿真时间校准;采用基于视窗系统的实时扩展技术实现仿真实时处理,解决了非实时系统上实时仿真的技术难题.通过构建仿真原型系统的实践证明,与实时系统舰面设备仿真相比,该方法降低了研发成本,提高了研发效率.

一种快速构建/替换模型的通用实时仿真系统

提出一种综合运用实时工具箱(RTW)与Windows实时扩展子系统(RTX)构建实时仿真系统的方案。采用实时动态链接库(RtDll)形式封装由RTW生成的模型代码,实现由成熟软件快速建模并由自定义VC工程快速封装的模型。根据仿真过程设计可动态加/卸载仿真模型的仿真引擎,兼顾模型与引擎的解耦和实时交互,实现模型输入输出信息的及时传递和模型参数的在线调整。该系统在运行结果与Simulink一致的同时提高了仿真实时性,适用于快速建模与实时仿真实验。

Windows实时扩展技术研究

Windows操作系统不能直接应用于实时领域。为此,从体系结构、基本系统策略、系统可靠性、实时应用程序开发难度和系统性能等方面,分析比较Windows实时扩展的2个典型产品——RTX和INtime。在此基础上,提出一种基于操作系统自适应域环境的Windows实时扩展方法。理论分析结果表明,该方法的灵活性、可靠性和可移植性优于目前常用方法。

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension,RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。

基于飞行模拟器的雷达组网对抗训练仿真系统

构建复杂电磁环境下的雷达组网对抗模拟训练系统,是适应未来战场环境的有效途径。针对目前雷达组网的特点和航空部队军事模拟训练的需要,提出并实现了基于飞行模拟器的雷达组网对抗训练系统。系统实时地对模拟器和雷达的状态信息进行处理,给出了客户端和服务器端的开发方法,讲述了雷达组网对抗的架构方法;为空中格斗模拟训练和提高实战环境下飞行员驾驶飞机对抗雷达网及规避、打击地空制导导弹的技能,提供一个良好的训练平台。