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多域并行协同控制半实物仿真平台

2023-10-12 11:44:22 6291

1 概述

多域并行协同控制半实物仿真平台是一套集成系统化半实物仿真测试以及编队算法开发演示实验平台,可以满足客户进行海陆空天协同编队半实物仿真、部组件测试及复杂协同控制算法设计的需求。

平台包括一套上位开发主机、4套多核高性能实时仿真机、20套部组件实时仿真机、4套三轴转台动态模拟器以及配套反射内存网络等,该平台主要以多域并行协同控制仿真开发为重点,构建多域并行协同控制演练及科研验证平台。

系统特点

基于Links-RT实时仿真系统的多域并行协同控制半实物仿真平台具有如下特点:

1. 基于模型工程的设计开发思路;

2. 支持无人机、无人车、无人船、卫星等被控对象的控制系统设计验证;

3. 支持无人机、无人车、无人船、卫星等被控对象快速控制原型设计;

4. 支持软硬件接口扩展,实现跨域编队模型系统验证;

5. 支持多个无人机、无人车、无人船、卫星控制器在环仿真实验;

6. 支持多个无人机、无人车、无人船、卫星在同一场景下的联合集群态势仿真验证;

7. 支持集成三轴转台、运动模拟器等设备进行硬件在环测试;

8. 支持各域系统部组件在环仿真测试以及真假件数据切换,包括传感器、传动机构、舵机、控制器、链路接口等;

3 系统设计

多域并行协同控制半实物设备采用“上-下”位机架构,上位机是1台Windows开发主机,是用户进行各领域控制系统设计、工程管理、数据监视存储、态势显示的环境;下位机是若干套集成的实时仿真机,分域运行无人机、无人车、无人船、卫星数字模型、环境模型以及各部组件模型实时代码,并通过反射内存网进行数据交互,实现多域并行联合仿真的目标。

系统的总体架构如下图所示:

图片1.png

图1 系统总体架构图 

图片2.png

图2 硬件构成图

1) 开发仿真主机:基于Windows系统,提供各领域控制系统设计、工程管理、数据监视存储、态势显示的环境;

2) 多域测试仿真机:4套集成的多核高性能实时仿真机,部署CPU处理器、I/O板卡,可通过RS232串口、UDP网口、以太网口、反射内存网等完成各域实时仿真机之间以及与三轴转台模拟器装置等实物构成硬件在环。CPU主要完成各域数字模型、环境模型以及各部组件模型实时代码的运算,I/O板卡完成信号收发通讯。

3) 三轴转台、模拟器:基于多域测试仿真机的仿真数据进行各研究对象运动状态的模拟,同时可以基于装载各类传感器进行动态数据反馈。

4) 部组件虚拟仿真机:20套集成的嵌入式实时仿真机,分4组对各域中研究对象的传感器检测、传动驱动、机构构型、互联总线、控制决策组件进行仿真模拟测试,根据各组件的功能以及数据传输要求配置不同类型的输入输出板卡;部组件虚拟仿真机基于反射内存网与其他实时仿真计算机进行数据交互,通过配置的输入输出板卡可以连接真实组件进行真假件数据切换实验。

5) 部署CPU处理器、I/O板卡,可通过RS232串口、UDP网口、以太网口、反射内存网等完成各域实时仿真机之间以及与三轴转台模拟器装置等实物构成硬件在环。CPU主要完成各域数字模型、环境模型以及各部组件模型实时代码的运算,I/O板卡完成信号收发通讯。

6) 真实部组件:作为系统的真实部组件参与到整个系统的仿真测试,完成硬件在环路的仿真测试;

7) 大屏显示系统:接收开发主机信号,完成三维视景、态势画面显示