1．概述
在現(xiàn)代控制系統(tǒng)的設(shè)計實踐中，隨著算法復(fù)雜度的提升，控制精度的提高，傳統(tǒng)的控制器設(shè)計方法已經(jīng)越來越難以滿足需要了。 經(jīng)典的試湊法和經(jīng)驗參數(shù)法在面對大型的控制系統(tǒng)時顯得力不從心， 而快速控制原型 （Rapid Control Prototyping）和半實物仿真（Semi-Physical Simulation）等新型控制設(shè)計方法逐漸嶄露頭角，在當今的控制系統(tǒng)設(shè)計過程中扮演了重要的角色。
2．系統(tǒng)架構(gòu)
航天捷越提供的控制系統(tǒng)設(shè)計、仿真和測試方案基于我們代理的加拿大Quanser公司QStudioRP平臺。
QStudioRP基于Matlab\Simulink\RTW軟件，在標準的Simulink編程環(huán)境下搭建通用的控制系統(tǒng)框圖。其內(nèi)核采用美國Ardence公司的Windows實時擴展軟件RTX，在普通的PC機上可以達到10KHz的仿真和控制頻率，能夠滿足幾乎所有機電設(shè)備控制系統(tǒng)半實物仿真的需要。
QStudioRP支持一體機及分布式架構(gòu)，提供了基于標準數(shù)據(jù)接口的通用外圍接口板，可以與任意的被控實物組合，構(gòu)成半實物仿真系統(tǒng)平臺。
（1）硬件平臺
基于X86架構(gòu)的高性能PC機(推薦多核架構(gòu)或者多處理器架構(gòu))
Quanser公司提供Q8/Q4系列HIL半實物仿真控制板卡及其他接口卡
Quanser公司提供的或者由客戶自己被控設(shè)備
（2）軟硬件平臺
Windows 2000/XP/2003操作系統(tǒng)
Visual Studio系列編程開發(fā)環(huán)境
Ardence RTX通用實時系統(tǒng)
Matlab/Simulink/RTW
3．系統(tǒng)功能
● 快速控制原型
快速控制原型廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、工業(yè)控制等重要領(lǐng)域。其核心是采用先進的控制系統(tǒng)建模工具，使用通用的數(shù)字單板計算機代替實際的控制器，以便對控制算法進行快速的驗證和測試，在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)問題?？焖倏刂圃褪沟每刂葡到y(tǒng)的工程師可以在控制器設(shè)計之初即能較快的對控制器模型進行優(yōu)化和參數(shù)調(diào)節(jié)，避免了在實物控制階段調(diào)節(jié)控制算法的繁瑣程序及修改過程，節(jié)約了時間成本，并避免了不完善的控制算法帶來的對實際控制對象的潛在損害。
● 半實物仿真
半實物仿真又稱硬件在回路中的仿真或硬件在環(huán)仿真（Hardware-in-the-Loop Simulation），是指將實物硬件嵌入仿真系統(tǒng)的實時動態(tài)仿真技術(shù)。它與一般的動態(tài)仿真的主要區(qū)別在于：前者需要采用實時仿真算法使系統(tǒng)各部件同步運轉(zhuǎn)而后者無此要求。半實物仿真是現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在純理論的計算機仿真和對實物的真實控制之間，半實物仿真搭起了一座連接兩者的橋梁。為了不對真實的控制對象產(chǎn)生未預(yù)期的損壞，半實物仿真需要預(yù)先在實時算法的控制之下嘗試性的對被控對象進行控制，并通過反饋的結(jié)果校正修改原始的控制模型及其參數(shù)，在需要時甚至推翻原有的不成熟的控制設(shè)想。由于半實物仿真所采用的時鐘同步機制及時間片劃分方法與被控設(shè)備的實際運動規(guī)律基本相同，所以可以最大限度的模擬實際的被控對象，以達到理想的仿真效果，這是傳統(tǒng)的動態(tài)仿真所做不到的。
4．系統(tǒng)平臺特性
該方案采用PC架構(gòu)。具有開放性強、易于開發(fā)、性價比高等特點。
5．應(yīng)用領(lǐng)域
廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域。
（轉(zhuǎn)載）
