1.概述

磁浮車輛控制器的控制回路仿真試驗和產(chǎn)品動態(tài)測試是磁浮交通系統(tǒng)研發(fā)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些測試旨在驗證車輛控制器的設(shè)計是否滿足運行要求，并評估其在實際運行中的動態(tài)性能。

首先，控制回路仿真試驗通過在仿真環(huán)境中模擬不同工況和場景下的控制回路運行，檢驗控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度和抗干擾能力等關(guān)鍵指標(biāo)。這有助于發(fā)現(xiàn)和解決潛在的控制問題，優(yōu)化控制算法，并確保車輛在各種工況下能夠穩(wěn)定、安全地運行。

其次，產(chǎn)品動態(tài)測試則是將車輛控制器安裝在實際磁浮車輛上，通過在實際運行中采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，評估控制器的實際性能。這種測試能夠驗證仿真試驗的結(jié)果是否與實際運行情況一致，發(fā)現(xiàn)潛在的問題并及時調(diào)整優(yōu)化，從而確保磁浮車輛的運行安全性和穩(wěn)定性。

2.磁浮車輛半實物仿真測試系統(tǒng)總體設(shè)計

仿真系統(tǒng)的所有實時仿真機(jī)上運行統(tǒng)一的分布實時仿真引擎，支持模型間數(shù)據(jù)的同步交互。仿真系統(tǒng)主要由試驗管理系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、牽引仿真系統(tǒng)、車輛仿真系統(tǒng)、運控仿真系統(tǒng)、仿真接口平臺、故障注入系統(tǒng)、控制器真件組成。

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.1. 磁浮車輛半實物仿真測試系統(tǒng)異構(gòu)多目標(biāo)實時仿真系統(tǒng)

仿真機(jī)之間通過反射內(nèi)存組網(wǎng)通信，反射內(nèi)存提供了高速低延時的數(shù)據(jù)通訊機(jī)制，同時也支持事件機(jī)制實現(xiàn)主從時鐘同步。

該系統(tǒng)共9臺實時仿真機(jī)，其中一臺做主節(jié)點，8臺做從節(jié)點，9臺仿真機(jī)內(nèi)均插有反射內(nèi)存卡，組成光纖網(wǎng)絡(luò)。

圖2 異構(gòu)多目標(biāo)實時仿真系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2.   硬件構(gòu)成

異構(gòu)多目標(biāo)實時仿真環(huán)境采用LINKS-RT位目標(biāo)機(jī)，構(gòu)成如下：

實時仿真機(jī)：Links-Box-03仿真機(jī)，采用酷睿I7主頻4.2GHz的高性能處理器；

通訊接口：高速光纖接口的反射內(nèi)存接口卡。

2.3.   軟件構(gòu)成

RT-sim 仿真管理軟件包提供 Matlab Simulink 模型與 VxWorks 目標(biāo)機(jī)的無縫連接。

RT-sim 仿真管理軟件包支持如下功能：

Links-RT實時仿真軟件包由6個模塊組成：

1)    主控軟件RT-Sim Plus：運行于Windows操作系統(tǒng)，實現(xiàn)仿真全過程管理；

2)    IO模塊庫RT-Lib：集成于MATLAB Simulink環(huán)境中，提供IO模塊的配置；

3)    實時代碼生成組件RT-Coder：集成于MATLAB Simulink環(huán)境中，實現(xiàn)由MATLAB Simulink模型自動生成VxWorks目標(biāo)代碼；

4)    目標(biāo)機(jī)實時仿真引擎RT-Engine：運行于VxWorks操作系統(tǒng)之上的仿真引擎，為模型提供實時運行環(huán)境；

5)    分布式仿真組件RT-MP：基于反射內(nèi)存網(wǎng)，支持多節(jié)點分布式并行仿真；

6)    RTLabview軟件：通過RTSimplus的watcher接口鏈接至模型，支持用戶利用Labview開發(fā)環(huán)境自行搭建測試面板與RTSimplus中的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為RTSimplus提供了更高的靈活性及人機(jī)交互性能。

RTLabview工作流程圖

2.4.   工作流程

1)    用戶采用 Matlab Simulink上通過模塊庫RT-Lib，完成分布式模型系統(tǒng)模型組建。

2)    通過集成在Simulink環(huán)境中的RT-Coder組件進(jìn)行代碼生成文件，將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換為VxWorks目標(biāo)代碼。

3)    仿真主軟件RT-Sim Plus，將生成的目標(biāo)代碼加載到9臺VxWorks實時仿真機(jī)中，其中一臺做主節(jié)點，8臺做從節(jié)點。

4)    在模型的運行過程中，用戶可通過仿真主軟件RT-Sim Plus，實時監(jiān)視模型信號并在線修改參數(shù)；也可用RTLabview自行搭建測試面板對模型信號和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和修改。

5)     仿真主軟件也支持離線仿真模式，可以在脫離硬件環(huán)境的條件下進(jìn)行模擬運行。

6)     實時仿真結(jié)束后，可以實時保存數(shù)據(jù)，自動從目標(biāo)機(jī)上傳數(shù)據(jù)，支持在 Matlab、Excel 等軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)回放。

3.Links-RT對SimPack的支持

Links-RT 實時仿真平臺 集成 SimPack 實時解算器，simpack 構(gòu)建仿真模型后可導(dǎo)出 .spck 文件，通過RTSimPlus 管理軟件快速部署到目標(biāo)機(jī)，支持多線程配置、關(guān)聯(lián)控制器模型輸入輸出接口，構(gòu)成控制器模型-對象物理模型的聯(lián)合仿真， 同時可與simpack軟件 實時通訊，實時顯示仿真動畫。如下圖所示：