[发明专利]一种通用型半物理仿真系统

说明书

本设计发明公开了一种通用型半物理仿真系统，该通用型半物理仿真系统它是由仿真管理计算机、实时仿真机、适配箱、综控箱、接线端子和以太网组成的半物理仿真系统。该通用型半物理仿真系统已经在飞控半物理仿真系统的设计中得到应用，具备适配性广、实时性强、可扩展性好且可实时切换仿真信号与实物或物理模拟信号，本发明的实时仿真机采用多核处理器，将不同的模型或任务指定到不同的CPU上，分离通信接口程序与仿真模型，实现半物理仿真系统的集成化、小型化设计以及硬件接口的灵活配置，提高了硬件资源的利用效率。

技术领域

本发明涉及航空航天航海领域的半物理仿真测试领域；更具体的说，本发明设计及应用于半物理仿真系统的设计领域。

背景技术

半物理仿真又称物理-数学仿真，硬件在环仿真或半实物仿真，是利用仿真模型代替一部分物理实物并与其他物理实物构成闭环仿真的一种系统实时性仿真方法。常用来验证控制系统设计的正确性和可行性，是航空航天航海领域控制系统设计过程中必不可少的试验验证环节之一，而半物理仿真系统的设计是完成半物理仿真试验的基础。

在半物理仿真平台的设计方面：1）美国Math Works公司的xPC Target，它是目前应用较为广泛的低成本半物理仿真系统，该系统采用上位机/目标机（仿真机）架构提供了基本的半开放的半物理仿真软硬件环境，但仅支持一台仿真机；2）美国国家仪器公司的LabView-RT实时仿真平台，被广泛应用于测试系统开发，其实时硬件仿真平台，采用CPU+FPGA结构，通过保证处理单元的专用性，提高系统的实时性，另外其上位机管理程序，无法提供模型的分析功能，也无法实现系统级的资源分配和组合优化；3）德国dSPACE公司的实时仿真平台，具有实时仿真所具有的实时性和系统稳定性，被广泛应用于汽车半物理仿真中；4）恒润科技的HiGade高性能通用型仿真平台，通过Matlab建模和NI采集卡实现仿真系统的设计；5）神州惠普科技的APP-SIM实时仿真机，也是采用上下位机架构，通过Matlab自动代码生成技术，实现仿真平台的设计；这些仿真平台的设计，过于通用化，在半实物仿真系统的架构设计及扩展应用方面没有提出具体的设计理念。

另外在导弹制导、火箭控制、卫星姿态控制、无人机控制等方面，各个科研院所也都根据现有的仿真技术及特有的型号需求，设计了专型专用的半物理仿真系统，并在型号的研制过程中，发挥了重大作用。这类仿真系统的设计，在通用化及扩展性方面，有所欠缺。

发明内容

本发明的目的是：利用多核计算机，提出一种适配性广、实时性强、可扩展性好且可实时切换仿真信号与实物或物理模拟信号的通用型半物理仿真系统，对分布式半物理仿真系统进行集成设计，并通过更换适配箱及综控箱与控制器即计算机类的被测对象的连接线缆，实现不同型号控制器即计算机类的被测对象的半物理仿真系统的通用化设计，简化半物理仿真系统的操作流程，提高半物理仿真系统的持续扩展性和维护性。

本发明的技术方案是：

一种通用型半物理仿真系统，其特征在于包括：由仿真管理计算机组成的上位机、由实时仿真机组成的下位机、适配箱、综控箱、接线端子和以太网组成，所述仿真管计算机与实时仿真机即多核计算机，采用上下位机的形式，通过网线接入同一网段的局域网中。

所述实时仿真机上配有通信板卡，支持例如离散量的输入输出、PWM信号的产生与采集、脉冲信号的产生与采集串口，实时仿真机中的板卡与适配箱的板卡接线端相连，适配箱的另一端与综控箱的仿真信号端口相连，综控箱的实物接线端用于传输实物或物理模拟信号，综控箱的控制器接线端与控制器相连。

所述采集串口包括：Rs232、Rs422和Rs485。

所述一种通用型半物理仿真系统的工作步骤如下：

(1)通过综控箱的切换开关，控制仿真接线端或实物接线端与控制器接线端相连，实物接线端采用接线端子的方式引出，以满足实物信号接线的灵活配置；且可通过面板上的检测点，检测控制器信号的输入输出；