构建基于XPC目标的实时仿真测试系统

合集下载

matlab real time(Xpc target)使用详解

下位机成功进入xpc
XPC Target流程
2、启动下位机与上位机进行连接
2.2 插入U盘启动下位机
右下角显示的为下位机自己的IP地址
上位机打开命令行，ping下位机ip检测是否连通
XPC Target流程
2、启动下位机与上位机进行连接
2.2 插入U盘启动下位机
在matlab中命令行输入 xpc 检测是否连接成功
Xpc Target (Matlab Real Time)
快速原型讲解
XPC Target简介
xPC Target是MathWorks公司开发的一个基于RTW体系框架的实时目标系统产品，可将标准的PC兼容机转变为一个实时系统，来实现控制系统或DSP系统的快速原型化、硬件在回路中的测试和系统半实物仿真等功能。随着目前PC兼容机的普遍使用，从而xPC Target提供了一种造价低廉的、性能较高的并且便捷的实时应用系统。 xPC Target采用了宿主机-目标机的技术实现途径，即“双机”模式，宿主机和目标机可以是不同类型的计算机，两者之间通过以太网或串口实现通讯。
XPC Target流程
2、启动下位机与上位机进行连接
2.2 插入U盘启动下位机按F2或F12或delete加入bios
Bios界面
XPC Target流程
2、启动下位机与上位机进行连接
2.2 插入U盘启动下位机
启动选项选择之前制作的启动U盘进行启动，注意不要选择UEFI模式，选择 legacy模式
上位机虚拟被控对象程序
下位机显示
XPC Target流程
3、上位机编写程序烧入下位机
实际物理设备程序程序
XPC Target流程

搭建基于labview的xPC目标实时仿真系统控制平台

搭建基于labview的xPC目标实时仿真系统控制平台颜艳腾;叶周;张锐【摘要】介绍了实时控制系统平台xPC Target，并且研究了如何在xPC目标环境下构建实时仿真测试系统。

研究了xPC目标的C API接口编程及其API函数以及labview如何调用DLL动态链接库，建立了基于labview的xPC宿主机控制及遥测平台，该平台用于某卫星的姿轨控半物理仿真系统的地面验证，为其提供了功能强大并富于人性化的人机交互接口，实际应用表明该控制平台完全可以实现对xPC目标机程序的控制。

%The xPC Real-Time simulator was intruduced. Studied that how to build a real-time simulation testing system in xPC target environment. Studied the xPC target C API programming interface and API functions and how to call DLL dynamic link library. Established the control and telemetry platform of xPC host PC based on labview.The platform is used to a satellite attitude and orbit control ground verification system .and it can provide a powerful and rich computer interaction interface. The experiment and application show that this control platform can control the program of xPC Target completely.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P69-71,75)【关键词】实时仿真;xPC目标;API函数;labview【作者】颜艳腾;叶周;张锐【作者单位】中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050; 上海微小卫星工程中心上海 201203;中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050; 上海微小卫星工程中心上海 201203;中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050【正文语种】中文【中图分类】TN927+.2xPC目标是MathWorks公司提供和发行的一个基于RTW体系框架的附加产品，可将Intel80x86/Pentium计算机或PC兼容机转变为一个实时系统，而且支持许多类型的I/O设备，用户只需安装相关的软件、一个编译器和I/O设备板，就可将一个PC兼容机作为实时系统，来实现控制系统或DSP系统的快速原型化、硬件在回路中的测试和配备实时系统的功能[1-2]。

基于xPC目标的串口数据实时通信

实际被控对象艘制器
Ｉ／Ｏ
０，Ｄ／Ａ，Ｄ１０
Ｃ
磋伴
宿主机（ＨｏｓｔＰＣ）
～蝤ＬＴＬＡＢ
ＳｉｍｕｌｉｎｋＲＴＷ
目标机（ＴａｒｇｅｔＰＣ）
ＸＰｃ目标
实时内捶（３２位保护横式）
．
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｔｅｓｔｅｄｏｎｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏ— — ｈｙｄｒａｕｌｉｃＦａｔｉｇｕｅＴｅｓｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｅｎｄｄａｔａｐｅｒｍｉｌｌｉｓｅｃｏｎｄ．ＴｅｓｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｍｅｓｓａｇｅｔｒａｎｓｎｌｉｓｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｏｎｇｅｎｅｒｄＰＣｓｅｒｉａｌｐｏｒｔｃａｎｂｅ８００００ｂｉｔ／ｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｘＰＣｔａｒｇｅｔ；ｓｅｒｉａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｄａｔ
ＩＳＳＮ１００９－３０４４
Ｅ－ｍａｉｈｉｎｆｏ＠ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｅｒｌ

无人机飞行控制半实物仿真系统设计与实现

ISSN 1002-4956 CN11-2034/T实验技术与管理Experimental Technology and M a n a g e m e n t第38卷第3期202丨年3月Vol.38 N o.3Mar. 2021D O I:10.16791/j.c n k i.s j g.2021.03.031无人机飞行控制半实物仿真系统设计与实现吕永玺，屈晓波，史静平(西北工业大学自动化学院，陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室，陕西西安710072 )摘要：为保证无人机飞行试验的安全性，提升无人机飞控系统设计的可靠性，自主研发了无人机飞行控制半实物仿真系统。

结合准确的无人机6自由度非线性数学模型和x P C实时系统模块模拟生成无人机飞行状态信息，根据地面站控制指令、传感器故障模注人指令解算获得不同飞行模式和飞行状态下的舵面偏转量，实现了实时系统闭环反馈控制，并驱动舵面偏转检验控制系统的响应速度。

该系统不仅能验证飞控系统的逻辑性和实时性，而且借助虚拟现实技术和航迹地图显示，具备在线整定控制律参数的功能。

该系统模块化程度高，相关硬件和软件对无人机平台和飞控计算机通用性广，依据多平台实验和多架次试飞的实验流程实用性强，为无人机飞控系统开发提供了切实可行、高效可靠的途径。

关键词：飞行控制；实时系统；虚拟现实；在线调参；故障注人中图分类号：V249文献标识码：A文章编号：1002-4956(2021)03-0153-05Design and realization of hardware-in-the-loop simulationsystem for UAV flight controlLYU Yongxi,〇U Xiaobo,SHI Jingping(S h a a n x i P r o v i n c e K e y L a b o r a t o r y o f Flight Control a n d S i m u lation T e c h n o l o g y, S c h o o l o f A u t o m a t i o n,N o r t h w e s t e r n Polytechnical University, X i'a n 710072, C h i n a)Abstract: T o e n s u r e the safety o f U A V flight test a n d i m p r o v e the reliability o f U A V flight control s y s t e m design,the U A V flight control h a r d w a r e-i n-t h e-l o o p s i m u l a t i o n s y s t e m is i n d e p e n d e n t l y d e v e l o p e d.T h e flight statei n f o r m a t i o n o f U A V is g e n e r a t e d b y c o m b i n i n g the a c c u r a t e 6-D O F n o n l i n e a r m a t h e m a t i c a l m o d e l o f U A V a n dx P C real-time s y s t e m m o d u l e. A c c o r d i n g to the g r o u n d station control c o m m a n d a n d s e n s o r fault m o d e injectionc o m m a n d, the deflection o f the control surfaces u nde r different flight m o d e s a n d flight states c a n b e obtained. T h ec l o s e d-l o o p f e ed b a c k control o f the real-time s y s t e m is realized, a n d the control surfaces are d r i v e n to test ther e s p o n s e s p e e d o f the control s y s t e m. T h e s y s t e m c a n not o n l y verify the logic a n d real-time p e r f o r m a n c e o f theflight control s y s t e m,b u t also h a s the function o f onli n e t u n i n g control l a w p a r a m e t e r s w i t h the h e l p o f virtualreality t e c h n o l o g y a n d track m a p display. T h e s y s t e m h a s a h i g h d e g r e e o f m o d u l a r i z a t i o n, a n d the related h a r d w a r ea n d s o f t w a r e are w i d e l y u s e d for the U A V p l a t f o r m a n d flight control c o m p u t e r.A c c o r d i n g to the e x p e r i m e n t a lp r o c e s s o f m a n y p l a t f o r m e x p e r i m e n t s a n d flight tests, the s y s t e m is practical, efficient a n d reliable for thed e v e l o p m e n t o f U A V flight control s y s t e m.Key words: flight control; real t i m e s y s t e m; virtual reality; o n line p a r a m e t e r a d j u s t m e n t; fault injection随着信息技术的发展和社会需求的增长，无人机目标侦查与打击[4_5]等领域。

采用xPC Target技术的半实物仿真系统的设计

采用xPC Target技术的半实物仿真系统的设计引言由于压电陶瓷执行器（Piezoelectric Actuator,PZT）具有定位精度高、带宽大、响应时间快等优点，所以被广泛地应用于如超精密加工、半导体光刻等领域的精密定位系统中。

但是随着工业化生产对产率要求的不断提高，在满足定位精度要求的同时，对定位速度提出了越来越严格的要求。

如何实现快速而精确的定位控制，如何准确评价控制算法的性能显得尤为重要。

对于PZT定位精度控制的研究主要集中于逆模型的建立，无论是基于现象的Preisach模型，还是具有明确函数表达式的Duhem模型，都可以有效补偿迟滞与蠕变效应带来影响，获得高精度的定位控制。

对于定位速度控制的研究，无论是动态性能更好的压电器件的使用，还是点到点运动控制算法的优化与应用，都取得了高速度的定位控制。

基于现有的PZT,三阶轨迹规划方法可以获得高精度、高速度的控制效果。

由于三阶轨迹规划算法离散化迭代计算的时间因子为控制系统的单位伺服周期，而以往的非实时计算平台，无法提供分辨率足够小的伺服周期，也就无法保证在算法开发验证阶段对其性能进行评价的准确性。

xPC Target采用主机与目标机结合的方式，目标机运行的实时内核可以在足够短的时间内计算控制算法的仿真模型，为三阶轨迹规划算法的实时执行及性能评价提供了有效的途径。

本文建立基于xPC Target 的PZT微动控制半实物仿真平台，对PZT的微动控制算法进行研究与验证，以获得高精度、高速度的PZT微动控制。

1 系统硬件设计PZT 微动控制半实物仿真系统硬件结构如图1 所示，整个系统硬件结构由以下几个部分组成：处于用户层的宿主机、处于中间层的xPC Target目标机和处于执行器层的PZT 驱动/控制系统。

其中，宿主机采用PC机，运行Matlab/Simulink/RTW 环境，控制算法的Simu-link模型在此环境上开发设计、编译及下载到目标机中执行；仿真过程中由目标机运行xPC Target实时内核以及控制算法，目标机采用ADV ANTECH 公司的PWS-1409TP便。

基于xPC的飞行控制系统半实物仿真设计

ＡｂｔａｔＷｉｔｅｉｔｄｃｉｎｆｆｉｔｏｔｌｃｍｐｔｒ，ｅｓｒｎｏｈｒｐｙｉａｃｍｐｎｎｓｔｔｅｓｒｃ：ｔｈｎｒｕｔｏｈｃｎｒｏｕｅｓｓｎｏａｄｔｅｈｓｃｌｏｏｅｔｏｈｈｏｏｌｇＪｏｓ
ｔｅｓｍｉｈｓｃｌｓｍｕａｉｎｓｓｍａｉｈｃｎｉｅｃｅｅｈｅ — ｙｉａｉｌｔｙｔｈｓｈｇｏｆｎｅｌｖ１．ｐｏｅｄ
Ｋｅｗｏｄｓ：ｆｉｈｔｃｎｒｌｓｓｅ；ｘｙｒｌｇｏｔｏｙｔｍＰＣａｅ；ｓｍｉｐｓｃｌｓｍｕａｉｎｔ￣ｔｅ — ｈｙｉａｉｌｔｏ
ＷＡＮＧａ．ｏｇＸｉｏｄｎ，ＤＯＮＧｎ．ｉ，ＹＡＯＸｉｒｎａＣｈｏｇｎ。
（．ｅｓｙＸ ’ ｎ７０３，ｈｎ；１ＣｌｅｏＥｇｅｉ，ｉｏｃｎｉｅｒｎｎｖｒｉ，ｉａ１０８Ｃｉａｅｎｎｔ２ＴｅＴｉｄＦｉｈｃｄｍｙｏｉＦｒｅＪｎｈｕ１１０Ｃｉａ．ｈｈｒｌｔａｅｆｒｏｃ，ｉｚｏ２００，ｈｎ）ｇＡＡ
可执行代码。该代码可以实时地运行在无任何操作系统的
半实物仿真是把数学模型、实体模型和系统的实际设备联系在一起运行，组成仿真系统。实时性是进行半实物
仿真的必要前提。从系统的观点来看，有实物介入仿真因

基于xPC的光电平台系统半实物实时仿真

基于xPC的光电平台系统半实物实时仿真黄显林;鲍文亮;卢鸿谦;李明明【摘要】为了便捷高效地设计和调试光电平台系统的稳定、跟踪控制算法,基于Matlab的xPC Target环境设计开发了半实物实时仿真系统.阐述了系统的总体设计方案,给出了系统软、硬件实现方法.通过半实物仿真,完成了平台的模型结构参数辨识,设计并测试了比例积分控制器、校正控制器和μ综合控制器.对半实物仿真系统进行摇摆实验以评估所设计的控制系统的视轴稳定精度.实验结果显示,校正控制器因其在低频段具有更高的增益从而使系统获得了最高的稳定精度,通过实验结果可有效地选择出扰动抑制特性最优的控制器设计.%In order to design and debug the stabilizing and tracking control arithmetic of an electro-optical platform system conveniently and efficiently, a hardware-in-the-loop simulation system was designed and implemented based on Matlab xPC target environment. The overall design of the system was presented, and the implementation of software and hardware was described. Through hardware-in-the-loop simulation, the model structure and parameter of the plant were identified, furthermore, proportional integral controller, correction controller, and μ synthesis controll er were designed and tested. Vibration experiments were carried out for every control system designed to evaluate the line-of-sight stabilization accuracy. Experimental results show that the correction controller, which has the maxium gain value in the low frequency band, makes the system achieve the highest stabilization accuracy. According to experimental results, the controller which has optimal disturbance attenuation is selected.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】7页(P19-25)【关键词】光电平台;惯性稳定;xPC目标;半实物仿真;μ综合【作者】黄显林;鲍文亮;卢鸿谦;李明明【作者单位】哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨黑龙江150001;哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨黑龙江150001;哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨黑龙江150001;哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨黑龙江150001【正文语种】中文【中图分类】TN209;TP275引言光电稳定跟踪平台是近年来发展迅速的一种新型实时图像侦察设备，其主要功能是隔离载体的运动使平台承载的光学传感器能够获得目标或目标区域稳定清晰的图像［1－2］。

基于xPC目标的飞控系统半实物实时仿真

⑥
２０ＳｉｅｈＥｇｇ０７ｃ．Ｔｃ．ｎｎ．
基于ｘＣ目标的飞控系统半实物实时仿真Ｐ
王先泽刘志勤陈怀民张，琳
（西安市第二炮兵工程学院西安７０２；，１０５西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安７０６），１０５
ＭＡＴＡＬＬＢ的可视化Ｓｍｌｋ和ＲＷ工具箱建立ｉｕｉｎＴ
仿真系统模型，ｘＣ目标下对板卡的设备驱动程在Ｐ序进行封装，并对仿真进行实时信号跟踪和参数调
整，而完成飞控系统半物理实时仿真的方法从。
仿真与测试人员提供仿真测试的环境¨ 。但是，Ｊ建立实际系统的准确仿真模型非常困难，纯数字仿真
宿主机和目标机可以是不同类型的计算机。其中
宿主机用于运行Ｓｍｌｋ而目标Ｐｉｕｉ，ｎＣ机则用于执行所生成的代码。ｘＣ目标提供了一个高度简缩型的Ｐ
理仿真、扩展性好等优点。但是，价格非常昂贵，且开发维护非常困难ｌ。近年来随着计算机软硬件２ｊ技术的迅速发展，为开发廉价、高精度的实时仿真平台提供了有利条件。本文介绍了一种采用
就需要对系统进行半物理仿真。半物理仿真即是把部分实物放到系统中进行考察，使仿真条件更接近于实际，在实验室中即可对飞行控制律算法等研究进行检验，更加利于对飞控系统及其仿真算法进
行研究，能缩短从仿真试验到实用环节的开发周也
８ｘ６Ｐｎｕ０８／ｅｔｍ计算机或ＰｉＣ兼容机转变为一个实

基于xPC目标的数据并行实时通信

ＳｔｕｄｙｏｎＲｅａｌ－ＴｉｍｅＤａｔａＰａｒａｌｌｅｌＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎｘＰＣＴａｒｇｅｔＱＵＪｉｎ — ｃｈａｏ，ＺＨＯＵＱｉｎｇ
ｔｉｏｎ，ｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｐｏｒｔｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＳｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｘＰＣｔａｒｇｅｔａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ｓｕｃｈａｓｐａｒａｌｌｅｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｕｓｉｎｇｐａｒａｌｌｅｌｐｏｔｒｉｎｔｅｒｒｕｐｔ，ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｐ — ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｓ，ａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｔｅｓｔｅｄ
（ＣｈｉｎａＡｉｒｂｏｒｎｅＭｉｓｓｉｌｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００９，Ｃｈｉｎａ）

基于xPC和CVI的实时仿真系统设计实现

基于xPC 和CVI 的实时仿真系统设计实现陈怀民，赵会超（西北工业大学无人机特种技术重点实验室，陕西西安710065）摘要：针对在xPC 平台下开发的实时仿真系统依赖于MATLAB 环境，影响其在工程实践中推广应用的问题，提出了一种基于xPC Target 和LabWindows/CVI 的实时仿真系统设计方法。

采用该方法设计的仿真系统，实现了独立的宿主机程序，同时利用LabWindows/CVI 虚拟仪器技术开发出了主控台仿真软件。

经仿真验证，该系统具备仿真步长1ms ，数据通讯周期20ms ，显示更新周期20ms 的实时仿真能力。

仿真系统界面友好且易于操作，为xPC 平台下的实时仿真系统在工程实际的应用提供了有益参考。

关键词：xPC Target ；LabWindows/CVI ；实时仿真；虚拟仪器中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）24-0017-04Design and realization of real -time simulation based on xPC and CVICHEN Huai -min ，ZHAO Hui -chao（Science and Technology on UAV ，Northwestern Polytechnical University ，Xi ’an 710065，China ）Abstract:The real -time simulation system developed on xPC platform depends on MATLAB commonly ，and it affects its application in engineering.Aiming at this problem ，a method of designing simulation system based on xPC Target and LabWindows/CVI is presented.Simulation systems designed in this method ，not only realize independent host PC programs ，but also can take full advantages of professional virtual instrument provided by LabWindows/CVI to develop the main console simulation software.Simulation proves that the system can achieve real -time simulations with sample time 1ms ，data updating cycle 1ms and display updating cycle 10ms.The simulation system has a friendly interface ，high real time property and operates easily ，which provides beneficial reference for the real -time simulation system on xPC platform in practical engineering application.Key words:xPC target ；LabWindows/CVI ；real -time simulation ；virtual instrument收稿日期：2012-06-13稿件编号：201206094作者简介：陈怀民（1962—），男，安徽涡阳人，硕士，教授。

基于xPC的光电平台系统半实物实时仿真

关键词：电平台；性稳定；Ｐ目标；实物仿真；综合光惯ｘＣ半
中图分类号：ＴＮ２９０；ＴＰ７２５文献标志码：Ａｄｉ１．７８Ｊｏ：０５６／ＡＯ２１３．００５０２３０１１０
ｘＰＣａｅｒｗａｅｉ－ｈｅｌｏｉｕａｉｎｏｂｓｄｈａｄｒ－ｎｔ－ｏｐｓｍｌｔｏｆ
器、校正控制器和 “综合控制器。对半实物仿真系统进行摇摆实验以评估所设计的控制系统的
视轴稳定精度。实验结果显示，校正控制器因其在低频段具有更高的增益从而使系统获得了最高的稳定精度，通过实验结果可有效地选择出扰动抑制特性最优的控制器设计。
基于ｘＣ的光电平台系统半实物实时仿真Ｐ
黄显林，文亮，鲍卢鸿谦，明明李
（尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心，尔滨黑龙江１００）哈哈５０１
摘要：了便捷高效地设计和调试光电平台系统的稳定、踪控制算法，于Ｍａｌｂ的ｘＣ为跟基ｔａＰ
．
ｐａｔｗｅｅｉｅｔｉｄ，ｆｒｈｒｒ，ｐｏｏｔｏａｎｅｒｌｃｎｒｌｒｏｒｃｉｎｃｎｒｌｒｎｌｎｒｄｎｉｅｆｕｔｅｍｏｅｒｐｒｉｎｌｉｔｇａｏｔｏｌ，ｃｒｅｔｏｔｏｌ，ａｄｅｏｅｓｎｈｓｓｃｎｒｌｒｗｅｅｄｓｇｅｎｅｔｄｙｔｅｉｏｔｏｌｒｅｉｎｄａｄｔｓｅ．Ｖｉｒｔｎｅｐｒｍｅｔｒａｒｅｕｏｖｅｂａｉｘｅｉｎｓｗｅｅｃｒｄｓｇｎｅｕｈｔｂｌｉｇａｄｔａｋｎｏｔｏｒｔｍｅｉｏｎｅｅ — ｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｅｉｎａｄｄｂｇｔｅｓａｉｚｎｎｒｃｉｇｃｎｒｌｉｉａｈｔｆａｌｃｃｔｏｏｔｃｌｌｔｏｍｙｔｍｏｖｎｅｔｙａｄｅｆｃｅｔｙ。ａｈｒｗａｅｉ — ｈ —ｏｐｓｍｕａｉｎｓｓｒ — ｐｉａａｆｒｓｓｅｃｎｅｉｎｌｎｆｉｉｎｌｐａｄｒ —ｎｔｅｌｏｉｌｔｙ — ｏｔｍｓｄｓｇｅｎｍｐｅｎｅａｅｎＭａｌｂｘＣｔｒｅｎｉｏｍｅｔＴｈｖｒｌｄ — ｅｗａｅｉｎｄａｄｉｌｍｅｔｄｂｓｄｏｔＰａｇｔｅｖｒｎｎ．ａｅｏｅａｌｅｓｇｆｔｅｓｓｅｗａｒｓｎｅ，ａｄｔｅｉｌｍｅｔｔｎｏｏｔｒｎａｄｒｓｄ — ｉｎｏｈｙｔｍｓｐｅｅｔｄｎｈｍｐｅｎａｉｆｓｆｗａｅａｄｈｒｗａｅｗａｅｏｓｒｂｄＴｈｏｇａｄｒ — －ｈ —ｏｐｓｍｕａｉｎ，ｔｅｍｏｅｔｕｔｒｎａａｔｒｏｈｃｉｅ．ｒｕｈｈｒｗａｅｉｔｅｌｏｉｌｔｏｎｈｄｌｓｒｃｕｅａｄｐｒｍｅｅｆｔｅ

基于xPC的电池管理系统硬件在环测试研究_廉静

第29卷第2期佳木斯大学学报(自然科学版) Vo.l 29N o .22011 年03月 Journa l of Jia m usiUn i v ersity (N atural Sc i e nce Ed ition)M ar . 2011文章编号:1008-1402(2011)02-0193-04基于xPC 的电池管理系统硬件在环测试研究廉静, 陈觉晓, 孙泽昌(同济大学汽车学院,上海201804)摘要: 介绍了一种基于xPC 目标的电池管理系统硬件在环测试平台,采用MATLAB /S i m ulink 及RT -lab 工具箱完成了整车、动力蓄电池相应的模拟信号和数字信号的产生、转换以及发送和接收,采用Labv i e w 软件完成了上位机用户测试界面的开发.使用表明,该平台可有效地测试电池管理系统的各种功能及其工作可靠性.关键词: 电池管理系统;xPC 目标;硬件在环中图分类号: U 463.63 文献标识码: A0 引言当今社会,能源危机和环境压力已经到了不可忽视的地步,传统汽车工业的发展更加剧了这一趋势.为寻求可持续发展,汽车行业的新能源动力技术迅速发展,其中典型的有混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车.这三类汽车中动力蓄电池都是一个不可或缺的部件.然而目前动力蓄电池的使用产生了很多问题,例如:单体电池不一致、不能有效估计电池容量造成过充电或过放电等.为了有效处理这些问题,电池管理系统应运而生.如今能否开发出功能完善、性能可靠的电池管理系统已成为制约电动汽车发展的关键因素之一.1 电池管理系统测试技术硬件在环测试电池管理系统开发过程中测试环节必不可少.作为V 模式开发流程中不可或缺的组成部分,硬件在环测试的应用非常流行,尤其在开发新产品时,其优越性更为突出.具体表现在以下几方面:可重复使用高精度的数学模型;可以在实验室模拟恶劣环境、失效、干扰、极限工况等;节约开发时间,节省开发成本[1].因此,在开发电池管理系统控制器时可采用硬件在环技术,将实际的电池管理系统控制器硬件加入到车辆仿真系统中,与车辆信号构成闭环系统,在闭环系统中检验控制器的功能.本文设计的电池管理系统硬件在环测试系统框图如图2所示.图1 V 模式开发流程图2 电池管理系统硬件在环测试系统框图2 电池管理系统测试标准选择电池管理系统的测试主要包括功能性测试和收稿日期:2011-03-03作者简介:廉静(1987-),女,河北石家庄人,同济大学汽车学院,硕士.佳木斯大学学报(自然科学版)2011年可靠性测试.功能性测试主要用来检测开发的电池管理系统是否具备定义的功能.针对不同的动力蓄电池,电池管理系统功能也不同,但一般包含以下功能:均衡、通讯、采样(电压、电流和温度等)、估算(SOC估算,SOH,最大可充放电测试等)、控制和报警.可靠性测试可根据车用控制器测试标准I SO16750的要求,检验车用控制器是否具备在各种特定环境中保持正常工作并且达到相应工作指标的能力,例如过电压、电压跌落、引脚开路短路等情况的测试和静态电流的测试等.通过上述两类测试可以对电池管理系统进行综合评价[2].图3 基于xPC目标的电池管理系统硬件在环测试结构3 电池管理系统硬件在环测试系统3.1 基于xPC目标的实时仿真环境MATLAB/S i m u li n k中的Rea l-T i m e W orkshop(RT W)工具箱可将图形化语言转化为可执行的代码,从而实现实时仿真.xPC Targe t(xPC目标)是针对RTW体系结构的一种实时仿真系统构建途径,支持多种类型的I/O设备(包括PC I和ISA以及RS232等),可以方便地构建硬件在环仿真系统.xPC目标采用的是上位机目标机的双机模式 .其中,上位机用于运行S i m u li n k,Stateflo w等工具包,并且具有目标代码编译器.目标机则实时运行生成的代码.xPC提供了一个高度的实时内核运行在目标机上.上位机和目标机可通过网络或者串口连接进行通信.表1 信号发生器产生的信号信号功能模拟输出动力蓄电池电压模拟输出动力蓄电池电流模拟输出电池温度数字输出点火信号模拟输出电池管理系统电压供给基于xPC目标的电池管理系统硬件在环测试结构如图3所示:系统包含两台电脑,上位机用于开发整车模型、电池模型及编写测试案例,目标机实时运行仿真模型,信号发生器用于生成电池信息和车辆运行工况信息等.整个系统采用C AN总线进行通讯.3.2 整车模型测试系统需要建立一个整车模型来模拟实车运行情况,由于电动车和混合动力汽车的控制策略不同,车辆模型也呈现多样化.但从整体来看,根据仿真过程中控制信号与能量的传递路径可以分为前向模型和后向模型两类,见图4.图4 前向仿真与后向仿真简图后向仿真从系统需求出发,输入为车辆实际工况下的车速和扭矩,反向推导出整车需求功率,控制器根据制定的能量管理策略将整车需求功率进行分配后,把能量需求值传递给相应的控制源,实现控制.前向仿真引入了驾驶员模型,根据工况需求的车速与仿真车速实时调整控制油门和制动踏板开度,控制器按照驾驶员的意图进行能量管理和分配[3].194第2期廉静,等:基于xPC 的电池管理系统硬件在环测试研究后向仿真未考虑驾驶员的意图,大量采用查表方法降低了积分运算的要求,仿真速度较快,其最大的缺点就是在仿真开始就假定车辆能够满足行驶工况需求.前向仿真与实际驱动过程类似,但是仿真过程中需模拟传动部件等动态变化过程,因此对积分运算要求较高,仿真速度比较慢.由于前向模型更符合车辆驾驶过程,因此采用前向模型来建立整车模型.图5锂离子电池等效电路模型图6 电池管理系统采样测试3.3 电池模型动力蓄电池是电动汽车动力系统的关键部件,对整车动力性、经济性和安全性至关重要.常用的电池模型主要有等效电路模型、电化学模型、神经网络模型等.根据清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的研究结果,神经网络模型和等效电路模型对不同试验的泛化能力好,适用范围较宽,而在模型精度上,等效电路模型要明显优于另外两类模型,因此本文选用等效电路模型作为动力蓄电池建模的方案.图7 电池管理系统继电器控制测试图8 电池管理系统报警测试当今车用动力蓄电池主要包括铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池.锂离子电池具有无记忆性、自放电率低、环保、高比能量等诸多优点,是目前纯电动车用电池研发的主要方向,因此本文以锂离子电池为例建立其等效电路模型.等效电路模型主要采用电阻、电容等基本电路元件构成电路来描述电池的充放电特性.结构如图5所示.图中,U 和I 分别表示动力蓄电池工作时的端电压和电流,充电时I 定义为正,放电时I 定义为负,Uocv 是电池开路电压,它与电池荷电状态SOC 存在着对应关系,R 0用来描述电池的欧姆内阻,R 1,C 1和R 2,C 2两个RC 环节用来描述电池的极化效应,其中时间常数较小的RC 环节用来描述锂离子在电极间传输时受到的阻抗,时间常数较大的RC 环节用来描述锂离子在电极材料中扩散时受到的阻抗,若令电池容量为C,电容C 1上的电压为U 1,C 2上的电压为U 2,则有:C 1U 1=I -U 1/R 1C 2U 2=I -U 2/R 2SOC =SOC in i +ICd t 195佳木斯大学学报(自然科学版)2011年其中为充放电库仑效率,T为采样时间,由电池充放电实验可以得到SOC-Uocv的对照表,通过对SOC查表就可得到当前的电池开路电压,并根据公式U=Uocv+U1+U2+I R求得动力蓄电池的端电压U,作为模型的输出.3.4 用户测试界面Labv ie w软件使用的是图形化语言,生成框图式的程序,Labv ie w的前面板提供了丰富的输入及显示控件,其所有的算法都是在后面板实现的,这就方便了使用者制作出美观的测试界面,本文开发的测试界面可以方便测试者进行各类测试、监控测试流程及记录测试结果.4 测试结果最后,本文选择了几个比较直观的测试实例对该硬件在环测试系统的测试功能进行展示.采样功能:电池管理系统对动力蓄电池电压、电流、温度信号进行采样,测试结果显示在上位机中,见图6,红色曲线为测试系统产生的模拟电压、电流、温度信号,白色曲线为电池管理系统通过CAN总线返回的采样电压、电流、温度信号,可以看出电池管理系统的采样精度符合既定要求.控制功能:测试电池管理系统的继电器控制功能,电池管理系统继电器的时序如图7所示,先闭合负端继电器和预充电继电器进行预充电,如果在设定时间内完成充电过程,则闭合正端继电器,同时断开预充电继电器.报警功能:首先设置各项报警的阈值,当执行报警功能的测试时,测试系统模拟出超过各项阈值范围的信号,然后监视电池管理系统反馈的信息,检查电池管理系统的报警功能是否正常.如图8所示,用户先触发了模拟的低压故障,电池管理系统立刻识别出该故障并返回相应的报警信息.5 结束语本文建立了基于xPC目标的电池管理系统硬件在环测试仿真平台,通过试验验证,所建立的仿真平台能够验证电池管理系统的各类功能,可以为电池管理系统的开发提供一定的依据.此外,基于xPC目标的硬件在环技术实现了低成本的测试系统开发.参考文献:[1] 戴海峰,魏学哲,孙泽昌.V-模型及其在现代汽车电子系统开发中的应用[J].电一体化,2006.[2] 卢兆明(译),道路车辆-电器和电子装备的环境条件和试验第2部分:电源环境ISO16750.2,上海市质量监督检验技术研究院,2007.[3] 黄妙华,陈飚,陈胜金.电动汽车仿真结构比较[J].武汉理工大学学报,2005.[4] 卢居霄,林成涛,陈全世,等.三类常用电动汽车电池模型的比较研究[J].电源技术,2006.[5] 邵海岳,钟志华,何丽萍,等.电动汽车动力电池模型及SOC预测方法[J].电源技术,2004.[6] 廖兵该,孙军,龚元明,等.车辆控制器VM S硬件在环仿真系统的研究与开发[J].机电一体化,2004.[7] 杨林孟,吴光强,邱绪云.基于xPC的车辆牵引力控制硬件在环仿真研究[J].山东交通学院学报,2008.[8] Yongs h engH e,W eiL i u,B ra i n J.Koch,BatteryA lgorit hm V erif-icati on and Devel op m en tU si ng H ardw are-In-The-Loop T es-ti ng,Jou rnal of Po w er S ource,2009.An XPC Target B ased H iL Test Syste m for Battery M anage m ent Syste mLI AN J ing, C HEN Jue-x iao, SU N Z e-chang(TongjiUniversity,Shanghai200092,Chi na)Abst ract: Th is article descri b ed an xPC target based H i L test syste m for batter y m anage m ent syste m.Th is test syste m can co m plete the analog and dig ital si g na l generati o n,conversion,send and receive correspond i n g ve-h icle and battery usi n g m a tlab/si m u li n k and RT-Lab too lbox,and co m plete the deve l o p m ent o f user i n terface testi n g w ith labv ie w so ft w are.Several experi m ents sho w ed that t h is platfor m can effectively test the various fea-tures o f the battery m anage m ent syste m and the ir re liability.K ey w ords: battery m anage m ent syste m;xPC targe;t hardw are-i n l o op196。

基于MATLABxPCTarget构建实时仿真系统

在副机上控制只有一种直接输入命令方式。我们把主副机上的输入命令方式统称为命令方式。 4.1 命令方式
在主机上的命令方式就是在 MATLAB 的 command 窗口
是 MATLAB 公司所介绍的标准方式，BootFIoppy 方式的实现直接输入命令；在副机上的命令方式就是在副机上输入命
! MATLAB 的 command 窗口输入命令 ! SimuIink 模型窗口直接修改参数 ! Web 方式
参考文献：
［l］范影乐、杨胜天、李轶 . MATLAB 仿真应用详解［M］. 人民邮电出
版社，200l .
（下转第 ll8 页）
— ll4 —
状况的校准以及现场图像和测量结果显示等任务，实践证明这种方法是一种可用于实现远程测量的有效方法。
MATLAB（MatriX Laboratory）是一种面向科学与工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等于一体，具有极高的编程效率。它在应用线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统建模等领域得到了广泛的应用，已经成为研究和解决各种具体问题的标准软件。MATLAB 实际上由“主包”和各种可选“工具箱”构成。主包包括数百个核心内部函数，这些函数能通过用户自定义函数进一步扩展。工具箱则是 MATLAB 函数的综合程序库，它们为各具体学科专业和实际应用定制 MATLAB 的运行环境。
李兴玮，叶磊，黄柯棣
（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙 410073）
摘要：MATLAB 作为一种流行软件发展很快，它在仿真方面的应用也越来越广泛，随着 Simuiink、RTW、XPCTarget 等工具箱的推出，MATLAB 在实时仿真方面也有了新的运用。该文详细介绍了怎样基于 MATLAB / XPCTarget 环境构建实时仿真系统。关键词：实时仿真；仿真系统；软件中图分类号：TP391 . 9 文献标识码：A

基于xPC目标的无人机飞控半实物仿真技术研究与应用

制工作的有力手段，可有效提高飞行控制系统研制
质量、缩短研制周期和节省研制费用。本文搭建了基于ｘＣ目标实时仿真开发环境的无人机飞控半Ｐ
值已经得到了国内外的高度重视，人机的研制在无
世界范围内得到蓬勃发展。
通信。
广葡丽— 一 — — — —
．堕－无ｌ匦壅卜鍪飞１垫藉ｒ壹＿转控卜萎鏖竖＿一人五－机ｌ堕口咂圆匦］．转、 —
一
挚
Байду номын сангаас
—
匪亘匦匿＝一辇器】＿
匝垂巫匝 — — — — —
大的Ｓｆｎｔｎｓｓｅｆｎｔｎ作为Ｓｍｕｉｋ功－ｃｉ（ｙｔｍｕｃｉ）ｕｏｏｉｌｎ能模块的扩展。Ｓｆｎｔｎ可以用Ｃ语言编写，－ｕｃｉｏ由ＭＡＴＩＡＢ提供的ｍｅｘ编译器编译成ｄｌ件，ｌ文供
ｆｓ，ｔｅａｔｏｆｈａｅｋｓｕｅｏｈｙｔｍｆＡＴＬｉｔｈｕｈｒｏｅｐｐｒｍａｅｓｆｔｅｓｓｅｏｒｔＭＡＢ’ ＵＡＶａｄｒｏｉｌｔｏｒｅｗｉｈａｎｍ — Ｓｈｒｗａｅｉｌｐｓｍｕａｉｎｔｍｅｇｔｕｎｏｏ
３１仿真平台设计方案．
２ｘＣ目标实时仿真环境Ｐ
ｘＣ半实物仿真目标是ＭａｈＷｏｋ公司提Ｐｔｒｓ
供和发行的一个基于ＭＡＴ／ｅｌＴｉＩＡＢＲａ－ｍｅ

基于xPC系统的硬件在环仿真平台研究

3 硬件在环仿真试验平台通信验证进行硬件在环试验之前，需要对目标机及控制系统实
时通信功能进行测试。由于R a p i d - E C U 硬件电路中未配置R S 2 32串口通讯功能，所以试验中通过宇泰U T-2 5 0 6 RS232-CANBUS智能协议转换器将控制系统使用的CAN 总线通信协议与PC主板串口的RS232通信协议相互转换，从而使目标机与外部控制器完成数据通信。试验中将协议转换器控制系统侧CAN总线波特率设置为50 0kbps，
硬件在环仿真是一种实时仿真方式，相对于计算机仿真而言，其保证了仿真过程实时性，更加符合实际试验效果，同时易于实现，价格成本低，多用于企业控制系统产品 V型开发，对此，该文提供了一种硬件在环仿真平台方案。
1 xPC双机系统 xPC实时仿真试验平台主要包括宿主机、目标机、通信
连接设备以及外部控制系统4个部分。该文中的xPCTarget 实时仿真系统中配备有两台普通 P C 机，分别作为宿主机与目标机。其中，宿主机内部安装MATLAB R2015b版本软件，C语言编译器为Visual Studio 2010；目标机使用 Windows X P/ DOS7.1双系统，配置有空闲串口和型号为 RTL8168以太网络适配卡。目标机与宿主机通信方式选用网络通信( T C P/ I P) [1]，分别将目标机、宿主机 I P 地址设置为同一网段，通过交叉线型以太网电缆直接连接即可实现通信。
信息技术 DOI：10.16661/ki.1672-3791.2019.22.017
科技资讯 2019 NO.23
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

利用VMware在一台PC上实现xPC Target实时仿真

利用VMware在一台PC上实现xPC Target实时仿真孙逸神
【期刊名称】《电脑知识与技术：学术交流》
【年(卷),期】2009(005)008
【摘要】当前，实时仿真主要采用dSpace和xPC Target。

前者价格昂贵，后者需要两台PC连接使用。

由于现在PC性能的不断提高以及虚拟机技术的应用，可以仅在一台PC上实现实时的离线仿真。

本文利用VMware建立虚拟的目标机，成功地在一台PC上实现xPC Target环境的实时离线仿真。

【总页数】0页(P6298-6299)
【作者】孙逸神
【作者单位】同济大学,上海201804
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于xPC Target的卫星动力学实时仿真 [J], 徐明;陈庆贵;卢洪义;周红梅;曹亮;张宗伟
2.基于Matlab/xPC Target的电动舵机实时仿真平台 [J], 杨永亮;王斌翊;胡江峰;刘文逸
3.利用VMware在一台PC上实现xPC Target实时仿真 [J], 孙逸神
4.基于xPC Target和iHawk的飞行控制实时仿真系统设计与实现 [J], 杨永浩;冯
福沁;张胜修;曹立佳
5.基于xPC Target的实时仿真平台开发 [J], 周荣晶
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

小波信号处理的xPC实时仿真系统设计

摘
要：针对某随动稳定系统在调试过程中出现的失稳现象，设计了ｘＰＣ环境下的ＣＡＮ总线驱动模块，
构建了基于ｘＰＣ的实时仿真系统。对随动稳定系统的陀螺输出信号进行实时测试和记录。针对实测陀螺信号的非平稳特性，使用ｓ函数完成小波去噪算法建模，设计了实时仿真控制系统的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型，对实测陀螺信号进行了实时小波去噪仿真分析。工程实践表明，实时小波算法对陀螺速率信号具有良好的去噪效果，该方法对随动稳定系统的调试和设计起到重要作用。关键词：ｘＰＣ；Ｓ函数；陀螺信号；实时小波去噪
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｘＰＣ；Ｓｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｇｙｒｏｓｉｇｎａｌ；ｒｅａｌ — ｔｉｍｅｗａｖｅｌｅｔｄｅｎｏｉｓｉｎｇ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｇｙｒｏｓｉｇｎａｌｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄｌｏｇｇｅｄｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ．Ｆｏｒｔｈｅｉｎｓｔａ — ｔｉｏｎａｒｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｇｙｒｏｓｉｇｎａｌ，Ｓｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｍｏｄｅｌｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｒｅａｌ — ｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｌｏｇｇｅｄｇｙｒｏｓｉｇｎａ１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒ — ｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅａｌ — — ｔｉｍｅｗａｖｅｌｅｔｄｅｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｈａｓａｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｇｙｒｏｖｅｌｏｃｉｔｙｓｉｇ— — ｎａｌａｎｄｔａｋｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｂｕｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．

动力电池BMS算法开发流程

动力电池BMS算法开发流程8.1.1 算法开发的一般流程算法由初期设计到实际使用需要经历规范的开发流程。

经典的BMS算法开发流程如图8-1所示：设计人员首先需要根据目标控制器需求，提出具体的可量化性能指标；然后进行系统控制策略的设计和数值仿真；再分别进行控制器的软硬件设计和系统集成；最后完成BMS的台架实验以及实车验证。

经典BMS算法开发方法主要存在如下三个问题：①人工编程效率低。

在软件设计阶段采用人工编程，代码的可靠性无法得到保证。

另外，人工编程和调试将会耗费大量时间，拖延项目进度。

②控制策略评价不及时。

在尚未确定控制策略的特性及效果的前提下，直接进行控制器软件程序编写与硬件电路设计。

在测试环节，若发现控制策略不满足需求，则开发人员需重新设计软硬件。

③软硬件问题难以区分。

控制器的软件部分与硬件部分均依赖于台架实验验证，对于某些设计缺陷，难以判断问题的根源，因此会降低开发效率。

图8-1 经典的BMS算法开发流程8.1.2 基于模型的“V”开发流程相较于经典开发流程，“V”开发流程有利于尽早地发现当前算法存在的错误与不足，缩短开发周期，节省成本。

图8-2所示为BMS核心算法基于模型的“V”开发流程。

该流程中引入了半实物仿真，其最大的特点就是在系统仿真回路之中直接引入部分物理实物，使得仿真结果更接近实际值。

半实物仿真常分为快速原型仿真与硬件在环仿真。

相比数值仿真，半实物仿真不仅能检验设计算法的实时性，而且能显著提高仿真过程的准确性和真实性。

在产品开发过程中，由于具有很高的置信度，半实物仿真实验能减少实车路试的次数，缩短开发时间，降低开发成本与风险。

目前，半实物仿真实验已经成为BMS、电机控制器、整车控制器三大新能源汽车核心技术开发流程中非常重要的一环。

“V”开发流程作为目前主流的汽车嵌入式系统开发方式，其主要分为如下几部分：图8-2 BMS核心算法基于模型的“V”开发流程1.系统定义系统定义具体实施步骤如图8-3所示，具体可分为三步：问题定义、可行性分析和需求分析。

U盘启动xPC目标机制作教程

xPC 目标机制作教程xPC Target（新版名字为Simulink Real-Time）是一种基于PC 机的实时目标环境，可用于产品原型开发、算法实时性测试等。

xPC Target实现需要宿主机-目标机，宿主机用于搭建Simulink模型并生成xPC Target代码，目标机则用于执行所生成的代码，它们之间的通信可使用TCP/IP或者RS232串口来实现。

下面就以MATLAB 2014a 制作U 盘xPC 为例，需要的硬件设备为：宿主机（装有MATLAB及Visual Studio 2010或VS2012），目标机（普通电脑或者工控机，对操作系统、硬盘格式无要求，甚至可以无硬盘；如果要使用File Scope，则目标机硬盘格式应为FAT32，无硬盘时File Scope中的数据保存在U盘里），U 盘（确保无重要文件）。

一．建立DOS 系统（以HP U盘格式工具为例）1.1插入U盘；1.2打开H PUSBFW.exe，选择“快速格式化”以及“创建一个 DOS启动盘”，在“自定选择DOS系统文件”下面选择D OS文件“msdos71f/DOS71_1”。

图1 DOS 系统制作二．建立 xPC Target DOS Loader2.1启动MATLAB，在命令窗口输入xpcexplr或slrtexplr命令，打开xPC目标环境设置窗口；2.2在MATLAB的xPC Target环境设置窗口选择TargetPC1下的Properties，打开“Host-to-Target communication”，选择TCP/IP通讯方式，依次填入IPaddress(IP地址)，Subnet mask(子网掩码)，Port(端口)，Gateway(网关)；图2宿主机-目标机通讯设置2.3打开“Target settings”，设置如下；图3 x PC Target 设置2.4打开“Boot configuration”，Boot moder选择“DOS Loader”，在Create boot disk选项选择需要制作xPC Target的启动U盘；图4 制作DOS Loader2.5把制作好的 U 盘插入目标机，启动目标机，并按“Delete”键使系统进入BIOS，选择优先从 U 盘启动（不同电脑设置优先从 U 盘启动的步骤会有不同，具体请上网查询）。

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

万方数据可通过局域网、Ｉｎｔｅｍｅｔ进行连接；（２）支持任何台式Ｐｃ机、ＰＣ／１０４、ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ、工业ＰＣ或ＳＢＣ（单板机）作为实时目标系统；（３）依靠处理器的高性能水平，采样率可达到１００ｋＨｚ；（４）扩展了Ｌ／０驱动设备库，现已支持超过１５０种标准Ｌ／Ｏ板；（５）可以得到来自主机或目标机的信号，也可以动态调整参数；（６）在宿主机和目标机上都可进行交互式的数据可视化和信号跟踪；（７）使用ｘＰｃＴａｒｇｅｔＥｍｂｅｄｄｅｄＯｐｔｉｏｎ能针对独立操作进行系统配置．图１ＸＰＣ目标双机模式３系统的硬件连接在ｘＰｃ目标的半实物仿真中，主要通过数据采集卡来实现计算机和外部设备的连接，既需要通过数据采集卡的Ａ／Ｄ接口从外部模拟设备采集数据送到目标机，也需要通过Ｄ／Ａ接口将目标机的计算结果送往外部模拟设备．３．１采用ＸＰＣ目标提供的Ｉ／Ｏ设备ｘＰｃ目标提供了支持超过１５０种标准工／ｏ板的Ｉ／０驱动设备库．ｘＰｃ目标所提供的Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ、ＤＩ、Ｄ０等模板，它实际上是为不同的板卡提供不同的驱动程序．在应用中，将所用到的Ｌ／ｏ设备对应的模板拖人模型中，进行采集卡的参数设置（如通道数、电压范围、采样时间、基地址等），并在实际仿真测试系统中接入相应板卡．在编译模型文件时，其中的板卡的信息就会被编译为可执行代码，下载到目标机上后，目标就通过数据采集卡和外部设备建立了联系，构成实时仿真测试回路．在仿真过程中可以从这些板上输入输出数据，以进行半实物仿真．本文目标机安装的是研华公司（Ａｄｖａｎｔｅｃｈ）的ＰＣＬ一７１１Ｂ和ＰＣＬ一７２８数据采集卡．水利水电技术第３６卷２００５年第１期张江滨，等∥构建基于ｘＰＣ目标的实时仿真测试系统３．２采用其他Ｉ／Ｏ设备如果没有采用ｘＰＣ目标提供的Ｌ／０设备，则需自己编写设备驱动程序，这时可参考ｘｐｃｂｌｏｃｋｓ文件夹下的各种设备驱动程序模块的源代码来编写程序，并存为ｆｉｌｅｎａｍｅ．ｃ，然后在ＭＡＴＬＡＢ命令窗口输入命令：ｍｅｘ￡１ｅｎａｍｅ．ｃ，ＭＡＴＬＡＢ自动调用编译器生成ｍｅｘ动态连接库文件ｆｉｌｅｎａｍｅ．ｄｌｌ，并将其设置到ＭＡＴＬＡＢ的搜索路径中，最后将文件封装成一个ｓ—ｆｕｎｃｔｉｏｎ模块，进行参数设置即可．４目标启动盘的制作目标机必须通过特制的软盘启动才能调用和运行ＸＰＣ目标的实时内核．在安装了ｘＰＣ目标软件和网络通信硬件后，就可以设置宿主机和目标机的环境属性，进行目标启动盘的制作．本文的宿主机和目标机都安装了网卡，中问通过Ｈｕｂ连接．将软盘插入宿主机的软驱，在ＭＡＴＬＡＢ命令行输入ｘｐｃｓｅｔｕｐ，出现ｘＰｃＴａｒ－ｇｅｔｓｅｔｕｐ对话框，就可以进行宿主机和目标机环境属性设置．最后单击ＢｏｏｔＤｉｓｋ按钮，就可完成目标启动盘的制作．５仿真模型的构建根据实际测试要求可在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境中方便地构建模型．本文以发电机励磁测试系统为例，用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ提供的发电机和负荷模型代替现实中复杂的电力系统，忽略调速器，以一常数代替．在ｘＰｃＴａｒｇｅ∥ＢｌｏｃｋＬｉｂｒａｒｙ的Ａ／Ｄ库中拖动研华公司（Ａｄｖａｎｔｅｃｈ）的ＰＣＬ．７１１Ｂ（在目标机上已经安装了ＰＣＬ一７１１Ｂ数据采集卡）作为励磁电压的数字输入通道，采用ＰｃＬ＿７２８作为发电机Ａ相电压的模拟输出通道．这样通过数据采集卡就可以很方便地与实际的励磁控制器结合起来，进行控制器的闭环实时仿真测试．因为ＰＣＬ－７２８的Ｄ／Ａ输出范围为一５～＋５Ｖ，为了使Ａ相电压在这一范围完整地输出，可在电压测量元件输出端口加适当的比例环节．同时，如果要测量其他参数，可在发电机ｍ—ｐｕ端口加入测量模块ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＤｅｍｕｘ，可对发电机的三相电流、角速度、输出功率等参数进行观察．ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如图２所示．６ｘＰＣ目标应用程序的创建和下载６．１仿真参数的设置在ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型中，仿真和实时运行参数都可在ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＰａｍｍｅｔｅｒｓ对话框中设置，主要包括Ｓ０１ｖｅｒ、ｗｏｒｋｓｐａｃｅＬ／Ｏ、Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅｗｏｒｋｓｈ叩等４７１　万方数据张江滨，等∥构建基于ｘＰｃ目标的实时仿真测试系统电压测量图２Ｓｉｍｕ¨ｎｋ模型负荷２ｌ：８００ｋｗｌＬ二］负荷１１８００ｋｗ４００ｋｖａｒ个下拉菜单的参数设置．６．２创建和下载ＸＰＣ目标应用程序仿真参数设置完毕后，同时通过启动盘启动目标机的实时内核，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ窗口中选择Ｔ００１ｓ＼Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅｗｏｒｋｓｈｏｐ＼ＢｕｉｌｄＭｏｄｅｌ命令，就可对ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型进行编译、链接生成可执行的目标应用程序，并将其下载到目标机．７在实时仿真测试系统中运行ｘＰＣ目标应用程序７．１信号输入、输出信号的输入、输出通过采集卡的Ｌ／０通道实现．在ＰｃＬ＿７１１Ｂ数据采集卡的Ａ／Ｄ通道接人励磁电压作为输入信号，ＰＣＬ．７２８的Ｄ／Ａ通道输出发电机Ａ相电压．数据采集卡的Ｄ／Ｉ、Ｄ／Ｏ可为数字量提供输入输出，然后运行ｘＰＣ目标应用程序．７．２信号跟踪（１）使用ｘｐｃｓｃｏｐｅ进行信号跟踪．当ｘＰＣ目标应用程序下载到目标机后，在Ｍａｔｌａｂ命令行输入ｘｐｃ－ｓｃｏｐｅ，在宿主机上出现管理器窗口（Ｍａｎａｇｅｒ），根据需要可决定示波器的个数和选择要跟踪的信号，这样就可进行多示波器窗口和多信号的跟踪显示．如图３所示为某一仿真时间段信号跟踪波形，图３中水平线为ＰＣＬ．７１ｌＢ数据采集卡励磁电压输入信号，曲线为ＰｃＬ．７２８数据采集卡输出发电机Ａ相电压信号．图中横坐标为仿真时间￡，纵坐标为电压ｕ．（ａ）励磁电压力Ｏ５Ｖ时（ｂ）励磁电压为１Ｖ时图３不同励磁电压下发电机Ａ相电压跟踪波形（２）使用ｘｐｃｔｇｓｃｏｐｅ进行信号跟踪．在ＭＡＴ·ＬＡＢ命令行输入ｘｐｃｔｇｓｃｏｐｅ，在目标机的监视器上出现示波器窗口同样可进行多示波器窗口和多信号的跟踪．（３）使用ＭＡＴＬＡＢ命令进行信号跟踪．使用ｘＰｃ目标提供的函数生成目标ｓｃ叩ｅ对象，对信号进行选择和观察．７．３ＸＰＣ目标应用程序的参数调整（１）使用ＭＡＴＬＡＢ命令进行参数调节．可使用ＭＡＴＬＡＢ函数来改变模块的参数，不需重新创建模型的目标应用程序，就可改变程序的参数．（２）使用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ外部模式在线调节参数．使用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ外部模式下，在ｓｉｍｕｌｉｎｋ外部模块图的任何位置改变参数，ｓｉｍｕｌｉｎｋ都将改变后的参数自动下载到正在运行的目标应用程序中．根据信号跟踪波形可随意改变模型参数检验励磁控制器的调节效果，也可实时地测试控制器的控制算法，参数设计，直至得到满意效果．如图３为不同励磁电压的信号跟踪波形图．７．４数据存储在环境下，进行信号跟踪的同时也可对所跟踪信号实现数据存储，供以后分析处理．在ｘｐｃｓｃｏｐｅ中选择要跟踪的信号，然后单击Ｅｘｐｏｒｔ选项，这时在ＭＡＴＬＡＢ的ＷＯＲＫＳＰＡＣＥ中就会自动生成ＭＡＴ文件．这里可记录任意时间段的任意个（如５００）信号数据，这样就可很方便地对测试结果进行分析、处理．７．５数据分析在测试中所采集的实时数据是分析的依据，利用ＭＡＴＬＡＢ提供的图形编辑模块ＧｕＩ，按照测试要求很容易编写友好的用户界面，并根据ＭＡＴ数据文件绘制试验曲线、打印报表等，进行数据分析．试验测得的数据可以通过各个试验模块进行分析处理．８结语本文详细介绍了基于ｘＰＣ目标构建实时仿真测试系统的方法．利用ｘＰＣ目标提供的Ｌ／０驱动设备库，很容易与硬件结合起来，使用标准的ＰＣ硬件和现成的Ｌ／Ｏ接口板，ｘＰｃ目标提供了一个构建理想的低价高效的半实物仿真测试系统的途径．这种设计方法使得系统设计者充分利用了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ提供的工具箱和函数库，进行数学建模，然后通过ＲＴｗ将Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块图自动转换为对应的ｃ代码，并下载到目标机．这样，用户在设计阶段可以在硬件布置、编写产品控制软（下转第７６页）水利水电技术第３６卷２００５年第１期　万方数据　万方数据构建基于XPC目标的实时仿真测试系统作者：张江滨，姚辉，杨晓萍， ZHANG Jiang-bin， YAO Hui， YANG Xiao-ping作者单位：西安理工大学,水利水电学院,陕西,西安,710048刊名：水利水电技术英文刊名：WATER RESOURCES AND HYDROPOWER ENGINEERING年，卷(期)：2005,36(1)被引用次数：7次1.杨涤;杨旭;李立涛系统实时仿真开发环境与应用 20022.李兴玮;叶磊基于MATLAB/XPC Target构建实时仿真系统[期刊论文]-计算机仿真 2003(08)3.樊晓丹;孙应飞;李衍达一种基于RTW的实时控制系统快速开发方法[期刊论文]-清华大学学报（自然科学版）2003(07)4.吴天明;谢小竹;彭彬Matlab电力系统设计与分析 20045.吴剑;孙秀霞采用MATLAB中的XPC Target对硬件进行操作[期刊论文]-现代电子技术 2002(04)6.杨冠城电力系统自动装置原理 19951.王爽心.王玎婷.杨辉.刘国栋.Wang Shuangxin.Wang Dingting.Yang Hui.Liu Guodong基于xPC目标的液压疲劳控制系统半实物实时仿真[期刊论文]-仪器仪表学报2006,27(z1)2.谢晗.吴光强.邱绪云.XIE HAN.WU GUANGQIANG.QIU XUYUN基于xPC目标的实时仿真技术及实现[期刊论文]-微计算机信息2006,22(34)3.吴剑.孙秀霞采用MATLAB中的xPC Target对硬件进行操作[期刊论文]-现代电子技术2002(4)4.刘欢.张毅.LIU Huan.ZHANG Yi基于xPC Target的机械臂控制系统开发[期刊论文]-自动化与仪表2008,23(5)5.江绍明.毕效辉.JIANG Shao-ming.BI Xiao-hui采用U盘制作xPC目标启动盘[期刊论文]-自动化与仪表2008,23(6)6.宋天佳.陈劭.苗立东.孙逊.SONG Tian-jia.CHEN Shao.MIAO Li-dong.SUN Xun xPC目标在EPS试验台电机控制中的应用[期刊论文]-工程设计学报2009,16(6)7.翟坤.杨涤.刘振刚.曲溪.Zhai Kun.YANG Di.LIU Zhen-gang.QU Xi采用xPC实现转台的位置伺服系统[期刊论文]-系统工程与电子技术2005,27(4)8.赵斌.周军.卢晓东.Zhao Bin.Zhou Jun.Lu Xiaodong基于xPC Target的飞行器半实物仿真系统研究[期刊论文]-计算机测量与控制2011,19(3)9.苗立东.Miao Lidong xPC目标机的启动方法研究[期刊论文]-计算机应用与软件2009,26(6)10.李中健.杜娟.Li Zhongjian.Du Juan xPC驱动程序开发及在无人机仿真中的应用[期刊论文]-计算机测量与控制2009,17(3)1.韩加蓬.刘小莉基于xPC的TPMS数据采集系统的设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(23)2.王爽心.王玎婷.杨辉.刘国栋基于xPC目标的液压疲劳控制系统半实物实时仿真[期刊论文]-仪器仪表学报2006(z1)3.刘小莉.韩加蓬MATLAB/xPC环境下数据采集系统的设计[期刊论文]-山东理工大学学报（自然科学版） 2007(4)4.时亚忠.王旭永.张红伟采用C MEX S函数编写xPC环境下设备驱动模块的研究[期刊论文]-测控技术 2006(7)5.丁荣军快速控制原型技术的发展现状[期刊论文]-机车电传动 2009(4)6.左鹏峰基于MATLAB环境的末制导炮弹制导系统半实物仿真[学位论文]硕士 20067.姜春宇中压共轨柴油机气门正时电控系统的设计[学位论文]硕士 2006本文链接：/Periodical_slsdjs200501020.aspx。