MATLAB环境下的分布式硬件在环仿真技术研究
基于Simulink与veDYNA联合仿真平台的AMT硬件在环试验研究
基于Simulink与veDYNA联合仿真平台的AMT硬件在环试验研究邓涛;孙冬野;秦大同;胡丰宾;刘永刚【摘要】开发了包括测试系统硬件、AMT车辆实时仿真模型和试验管理软件的AMT硬件在环测试平台,构建了基于Simulink与.veDYNA联合仿真平台的AMT 人-车-路闭环系统实时仿真模型,进行AMT控制系统换挡性能硬件在环测试,并与AMT样车试验结果进行定性与定量对比分析.结果表明,硬件在环仿真试验结果与样车测试结果基本一致,具有较好的换挡品质,验证了所开发的硬件在环测试平台的可信性与准确性.%An AMT hardware-in-the-loop (HIL) test platform, including the test system hardware, AMT vehicle real-time simulation model and test management software, is developed, and a real-time simulation model for AMT driver-vehicle-road closed loop system based on Simulink and veDYNA co-simulation platform is established.A HIL test on the shifting performance of AMT control system is conducted and its results are qualitatively and quantitatively analyzed and compared with that of AMT sample vehicle test.The outcomes show that the results of HIL test basically coincide with that of sample vehicle test, verifying the credibility and correctness of HIL test platform developed.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】7页(P411-416,421)【关键词】AMT;Simulink;veDYNA;联合仿真;硬件在环试验【作者】邓涛;孙冬野;秦大同;胡丰宾;刘永刚【作者单位】重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400030【正文语种】中文前言AMT硬件在环试验原理就是通过运行在dSPACE实时硬件中的AMT车辆模型和I/O模型来模拟控制器所需的各种传感器信号，并能接收控制器发出的控制信号和台架传感器的信号，形成闭环虚拟试验系统，对控制系统进行测试验证。
硬件在环仿真的基本概念与工作流程
硬件在环仿真的基本概念与工作流程1.引言1.1 概述硬件环仿真是一种通过计算机模拟硬件设备行为和功能的技术。
在现实世界中，设计、开发和测试硬件电路需要大量的时间和资源。
然而，借助硬件环仿真技术，我们可以在计算机上创建和模拟硬件设备，以验证和分析其性能、功能和稳定性。
这种技术不仅可以显著提高硬件开发过程的效率，还可以大幅降低成本和风险。
在硬件环仿真中，我们使用仿真软件和工具，在计算机上构建一个模型来代表真实世界中的硬件设备。
这个模型可以描述硬件设备的逻辑结构、电气特性和行为。
通过对模型进行各种测试和分析，我们可以评估硬件设计的可行性、性能瓶颈和可能的问题。
硬件环仿真还可以帮助设计人员在实际制造之前进行改进和优化，以确保最终产品的质量和可靠性。
硬件环仿真的工作流程一般包括几个主要步骤。
首先，我们需要准备仿真软件和工具，并根据设计要求和目标创建硬件模型。
这个模型可以包括各种硬件组件、电路和连接方式。
接下来，我们需要定义和设置仿真参数，例如电压、时钟频率和输入信号。
然后，我们可以对模型进行仿真运行，观察和分析其行为和响应。
通过仿真结果，我们可以评估硬件设计的性能和功能是否符合预期。
如果存在问题或改进空间，我们可以对模型进行修改和优化。
最后，我们可以输出仿真结果和报告，以便与其他团队成员共享和讨论。
总之，硬件环仿真是一种重要的工具和技术，它可以帮助设计人员和工程师在硬件开发过程中更加高效地进行设计、测试和优化。
通过模拟和评估硬件设备的性能和功能，硬件环仿真可以大大缩短开发周期，降低成本，并提高最终产品的质量和可靠性。
1.2文章结构2. 正文2.1 硬件环仿真的基本概念硬件环仿真是通过计算机软件模拟硬件系统的运行行为，以达到验证和分析硬件设计的目的。
它可以帮助设计人员在实际制造硬件之前评估和验证硬件设计的正确性和可靠性。
硬件环仿真技术已在电子、通信、航空航天、汽车等领域广泛应用。
2.2 硬件环仿真的工作流程硬件环仿真的工作流程包括设计建模、验证仿真和结果分析三个主要阶段。
基于MATLAB和DSP的滤波器硬件在环实时仿真
ｓｍｕ ａ ｉｎ ｓ ｓ ｅ ｉ ｌｔｏ ｙ ｔ ｍ．Ｓｉ ｌｔ ｎ ｔｓ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｉ ｉ ｅ ａ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｈ ｅ ｔ ｒ ｆｆｅ ｉ ｉｔ ｎ ｒ ｃ ｉ ｂｌ ｍｕａ ｉ ｅ ｔｉｄ ｃ ｔｓｔ ａ ｈｓｆｌ ｒｈ ｓｈｇ ｃ ｕ ａ ｙａ ｄｔ ｅｆ ａｕ ｅｏ ｌｘ ｂｌ ｙａ ｄｐ ａ ｔｃ ｉ ｏ ｔ ｉ ａ —
ｉ ． ｔ ｙ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｈ ｒ ｗａ ｅｉ－ｏ ｐ；ｒ ａ— ｉ ｉ ｕａ ｉｎ ；ｉ ｅ ｙ ｒｓ ａｄ ｒ－ ｌ ｎ ｅ ｌｔｍｅ ｓｍ ｌｔｏ ｆｌ ｒ ｔ
０ 引 言
越来 越 多的实 时嵌 入 式 测 量 系 统需 要 进 行现 场 实 时 仿真， 而常用 的仿 真 工具 ＭＡ Ｌ Ｂ 由于 执行 速 度 慢 ， Ｔ Ａ 不
编 写算法 ， 然后 进行 离线 的系 统 仿 真 ， 编 写 滤 波程 序 到 再 实 际 环 境 中 进 行 测 试 ， 发 现 Ｄ Ｐ程 序 设 计 中 的偏 差 。 以 Ｓ 该设 计方 法需 要 不 断 地 在 Ｐ Ｃ上 离线 仿 真 和实 际环 境 中 测试 这 两者之 间反 复 切换 ， 成 极 大 的不 便 ， 造 因此 需 要 一 种新 的工 具把 ＭＡＴ Ａ Ｌ Ｂ和 Ｄ Ｐ开发工 具集 成起来 。 Ｓ
ｉ ， ＬＡ 是为 了在强 背景 噪声 中把微 弱信 号提 取 出来 ， ｔｒ Ｄ Ｉ） ｅ
另外在信号输入到锁定放大器之前应将信号频谱范围之
外 的 噪音去 掉 。 由于 Ｔ Ｌ Ｓ系 统 是 个 实 时动 态 测 量 系 Ｄ Ａ 统 ， 有参 数需 在现场 进行 调试 。 所
以往 的滤波 器设 计 是 先 按 性 能 指 标 在 ＭＡＴＬ ＡＢ上
功率硬件在环仿真技术原理
功率硬件在环仿真技术原理在电力系统设计和运行过程中，为了确保系统的可靠性和稳定性，对系统的功率硬件进行仿真是非常重要的。
功率硬件在环仿真技术是一种通过将实际硬件设备与仿真模型相连接，以实时的方式对系统进行仿真和测试的技术。
功率硬件在环仿真技术的原理主要包括三个方面：硬件接口、仿真模型和仿真算法。
硬件接口是功率硬件在环仿真技术的关键环节。
通过硬件接口，将实际的硬件设备与仿真模型相连接，实现数据的交互和控制。
硬件接口通常包括模拟接口和数字接口两种形式。
模拟接口主要用于传输模拟信号，如电压、电流等；数字接口则用于传输数字信号，如开关状态、采样值等。
硬件接口的设计应考虑到硬件设备的特点和仿真模型的需求，确保数据的准确传输和实时性。
仿真模型是功率硬件在环仿真技术的核心内容。
仿真模型是对电力系统的建模和仿真，用于描述系统的运行特性和行为。
仿真模型通常包括电力系统的拓扑结构、设备参数和控制策略等。
在功率硬件在环仿真技术中，仿真模型需要与实际的硬件设备相匹配，以实现对系统的真实仿真。
同时，仿真模型还需要考虑到系统的复杂性和实时性要求，以保证仿真结果的准确性和可靠性。
仿真算法是功率硬件在环仿真技术的实现基础。
仿真算法主要用于对仿真模型进行求解和仿真。
在功率硬件在环仿真技术中，由于系统的规模和复杂性较大，仿真算法需要具有高效性和准确性。
常用的仿真算法包括潮流计算、短路计算、暂态稳定计算等。
这些算法通过对系统的数学模型进行求解，得到系统的运行状态和响应结果。
功率硬件在环仿真技术是一种通过将实际硬件设备与仿真模型相连接，实现对电力系统的实时仿真和测试的技术。
其原理主要包括硬件接口、仿真模型和仿真算法三个方面。
硬件接口用于实现数据的交互和控制，仿真模型用于对系统进行建模和仿真，仿真算法用于对仿真模型进行求解和仿真。
功率硬件在环仿真技术的应用可以提高电力系统的运行效果和安全性，为系统设计和运行提供参考和支持。
基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践
基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践控制系统设计是现代工程领域中至关重要的一部分，它涉及到对系统动态特性的分析、建模、控制器设计以及性能评估等方面。
MATLAB作为一种强大的工程计算软件，在控制系统设计与仿真方面有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践，包括系统建模、控制器设计、性能评估等内容。
1. 控制系统设计概述控制系统是通过对被控对象施加某种影响，使其按照既定要求或规律运动的系统。
在控制系统设计中，首先需要对被控对象进行建模，以便进行后续的分析和设计。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以帮助工程师快速准确地建立系统模型。
2. 系统建模与仿真在MATLAB中，可以利用Simulink工具进行系统建模和仿真。
Simulink是MATLAB中用于多域仿真和建模的工具，用户可以通过拖拽图形化组件来搭建整个系统模型。
同时，Simulink还提供了各种信号源、传感器、执行器等组件，方便用户快速搭建复杂的控制系统模型。
3. 控制器设计控制器是控制系统中至关重要的一部分，它根据系统反馈信息对输出信号进行调节，以使系统输出达到期望值。
在MATLAB中，可以利用Control System Toolbox进行各种类型的控制器设计，包括PID控制器、根轨迹设计、频域设计等。
工程师可以根据系统需求选择合适的控制器类型，并通过MATLAB进行参数调节和性能优化。
4. 性能评估与优化在控制系统设计过程中，性能评估是必不可少的一环。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以帮助工程师对系统进行性能评估，并进行优化改进。
通过仿真实验和数据分析，工程师可以评估系统的稳定性、鲁棒性、响应速度等指标，并针对性地进行调整和改进。
5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践，我们将以一个简单的直流电机速度控制系统为例进行演示。
首先我们将建立电机数学模型，并设计PID速度控制器；然后利用Simulink搭建整个闭环控制系统，并进行仿真实验；最后通过MATLAB对系统性能进行评估和优化。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用
毕业设计（论文）题目基于MATLAB控制系统仿真应用研究系别信息工程系专业名称电子信息工程班级学号088205227学生姓名蔚道祥指导教师罗艳芬二O一二年五月毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于MATLAB的控制系统仿真应用研究II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料：（1）MATLAB语言。
（2）控制系统基本理论。
设计技术要求：（1）采用MATLAB仿真软件建立控制系统的仿真模型，进行计算机模拟，分析整个统的构建，比较各种控制算法的性能。
（2）利用MATLAB完善的控制系统工具箱和强大的Simulink动态仿真环境，提供方框图进行建模的图形接口，分别介绍离散和连续系统的MATLAB和Simulink仿真。
I I I、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：第01～03周：查找课题相关资料，完成开题报告，英文资料翻译。
第04～11周：掌握MATLAB语言，熟悉控制系统基本理论。
第12～15周：完成对控制系统基本模块MATLAB仿真。
第16～18周：撰写毕业论文，答辩。
Ⅳ、主要参考资料：[1] 《MATLAB在控制系统中的应用》，张静编著，电子工业出版社。
[2]《MATLAB在控制系统应用与实例》，樊京，刘叔军编著，清华大学出版社。
[3]《智能控制》，刘金琨编著，电子工业出版社。
[4]《MATLAB控制系统仿真与设计》，赵景波编著，机械工业出版社。
[5]The Mathworks,Inc.MATLAB-Mathemmatics(Cer.7).2005.信息工程系电子信息工程专业类0882052 班学生（签名）：填写日期：年月日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程系（室）主任（签名）：学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
硬件在环仿真的基本概念与工作流程
硬件在环仿真的基本概念与工作流程
硬件在环仿真，是指通过模拟硬件电路在特定环境下的运行状态，来进行系统验证和性能评估的过程。
它广泛应用于电子设计自动化（EDA）领域，尤其在集成电路（IC）设计和嵌入式系统开发中发挥着重要作用。
硬件在环仿真的基本概念主要涉及仿真工具、硬件描述语言（HDL）、仿真模型、仿真环境和仿真验证等内容。
其工作流程一般包括建立仿真模型、设定仿真环境、执行仿真任务和分析仿真结果等步骤。
建立仿真模型是硬件在环仿真的第一步。
在这个阶段，设计工程师会选择合适的硬件描述语言，如Verilog HDL或VHDL，来描述电路的结构和功能。
也会编写仿真模型，模拟电路的行为和性能。
设定仿真环境是环仿真过程中的关键一步。
在这个阶段，工程师需要选择合适的仿真工具，并配置仿真环境，包括仿真时钟频率、输入输出信号、仿真时长等参数，以确保仿真任务的准确性和完整性。
随后，执行仿真任务是硬件在环仿真的核心步骤。
在这个阶段，工程师将建立好的仿真模型和设定好的仿真环境输入到仿真工具中，执行仿真任务并监控仿真过程，以获取电路的真实运行状态。
分析仿真结果是硬件在环仿真的最终步骤。
在这个阶段，工程师会对仿真结果进行分析和验证，以评估电路的性能和功能是否符合预期，并对设计进行优化和改进。
硬件在环仿真是一项复杂而又重要的工作，它可以帮助设计工程师在电路设计的早期发现和解决问题，节约时间和成本。
随着科技的不断进步，硬件在环仿真技术也在不断发展和完善，为电子行业的发展起到了积极的促进作用。
基于Matlab的计算机控制技术仿真实验
实验一 基于Matlab 的控制系统模型一、 实验目的1. 熟悉Matlab 的使用环境，学习Matlab 软件的使用方法和编程方法2. 学习使用Matlab 进行各类数学变换运算的方法3. 学习使用Matlab 建立控制系统模型的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机，Matlab 软件三、 实验原理1. 香农采样定理对一个具有有限频谱的连续信号f(t)进行连续采样，当采样频率满足max 2ωω≥S 时，采样信号f*(t)能无失真的复现原连续信号。
作信号t e t f 105)(-=和kT 10*5)(-=e t f 的曲线，比较采样前后的差异。
幅度曲线： T=0.05 t=0:T:0.5f=5*exp(-10*t) subplot(2,1,1) plot(t,f) gridsubplot(2,1,2) stem(t,f) grid请改变采样周期T ，观察不同的采样周期下的采样效果。
幅频曲线： w=-50:1:50F=5./sqrt(100+w.^2) plot(w,F) grid若|)0(|1.0|)(|max F j F =ω，选择合理的采样周期T 并验加以证 w=-400:20:400 ws=200 Ts=2*pi/wsF0=5/Ts*(1./sqrt(100+(w).^2)) F1=5/Ts*(1./sqrt(100+(w-ws).^2)) F2=5/Ts*(1./sqrt(100+(w+ws).^2)) plot(w,F0,w,F1,w,F2) grid请改变采样频率ws ，观察何时出现频谱混叠？2. 拉式变换和Z 变换使用Matlab 求函数的拉氏变换和Z 变换 拉式变换： syms a w t f1=exp(-a*t) laplace(f1) f2=tlaplace(f2) f3=t* exp(-a*t) laplace(f3) f4=sin(w*t)Z 变换： syms a k T f1=exp(-a*k*T) ztrans(f1) f2=k*T ztrans(f2)f3=k*T*exp(-a*k*T) ztrans(f3) f4=sin(a*k*T)laplace(f4)f5=exp(-a*t)*cos(w*t) laplace(f5)反拉式变换 syms s a f1=1/silaplace(f1) f2=1/(s+a) ilaplace(f2) f3=1/s^2 ilaplace(f3)f4=w/(s^2+w^2) ilaplace(f4)f5=1/(s*(s+2)^2*(s+3)) ilaplace(f5)ztrans(f4) f5=a^k ztrans(f5)反Z 变换 syms z a T f1=z/(z-1) iztrans(f1)f2=z/(z-exp(-a*T)) iztrans(f2) f3=T*z/(z-1)^2 iztrans(f3) f4=z/(z-a) iztrans(f4)f5=z/((z+2)^2*(z+3)) iztrans(f5)3. 控制系统模型的建立与转化传递函数模型：num=[b1,b2,…bm]，den=[a1,a2,…an]，nn n mm m b s a s a b s b s b den num s G ++++++==-- 121121)( 零极点增益模型：z=[z1,z2,……zm]，p=[p1,p2……pn]，k=[k]，)())(()())(()(2121n m p s p s p s z s z s z s k s G ------=四、实验步骤1.根据参考程序，验证采样定理、拉氏变换和Z变换、控制系统模型建立的方法2.观察记录输出的结果，与理论计算结果相比较3.自行选则相应的参数，熟悉上述的各指令的运用方法五、实验数据及结果分析记录输出的数据和图表并分析六、总结实验二 基于Matlab 的离散控制系统仿真一、 实验目的1. 学习使用Matlab 的命令对控制系统进行仿真的方法2. 学习使用Matlab 中的Simulink 工具箱进行系统仿真的方法二、 实验器材x86系列兼容型计算机，Matlab 软件三、 实验原理1. 控制系统命令行仿真二阶系统闭环传递函数为22222554.025)54.02(51)54.02(5)(+⨯⨯+=⨯⨯++⨯⨯+=s s s ss s s G ，请转换为离散系统脉冲传递函数并仿真，改变参数，观察不同的系统的仿真结果。
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YAN Nan-ming, ZHANG Yu-nan, LIU Chun-guang, WANG Dong
(Control Engineering Department of Academe of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)
Abstract: Using parallel operation technology based on host-client machines, distributed hardware-in-loop simulation technology in MATLAB was researched. It resolved the difficulties in real-time simulation of complex system because of its heavy calculation and high precision requirement. With the achievement received, a distributed hardware-in-loop simulation flat of electric drive system for armored tracklayer, which consists of control hardware, simulation models and Virtual Reality output was developed. This simulation flat tested its validity and proved that what acquired provided a scientific and effective measure to research hardware-in-loop simulation technology of complex system. Key words: MATLAB; hardware-in-loop; armored tracklayer; simulation
生成的实时运行程序 下载
通信 参数调节，监视
图 1 主机-客户机并行计算途径
图 1 表示的是用两台电脑（一台作为主机，一台作为客 户机）实现主机－客户机并行运算功能的计算环境。主机中 装有 MATLAB 软件及工具箱，用 MATLAB 建立好的仿真 程序在该软件环境中转换成可独立执行的 C 语言运行程序， 然后通过客户机中实时内核规定的信息传输方式下载到客 户 机 中 ， 下 载 行 为 通 过 MATLAB 中 的 REAL-TIME
航天、冶金、医药和控制领域等各种连续系统、离散系统的 动态、静态过程进行仿真分析，该软件功能强大，应用领域 广，不足之处在于程序运行效率低，尤其在进行硬件在环仿 真时需借助第三方产品如德国的 DSPASE 仿真产品，这样 导致在 MATLAB 环境下进行硬件在环仿真研究成本非常 高。在这种背景下，本文采用主机－客户机多机并行运行技 术，结合 MATLAB 软件本身的优势和特点，对该环境中的 硬件在环仿真技术进行了研究，并以我国某型履带车辆电传 动系统为研究对象，开发了一个集电传动控制系统硬件、车
引 言1
硬件在环仿真（HIL，Hardware-in-loop），又称半实物 仿真,是将需要仿真的部分系统硬件直接放到仿真回路中的 仿真系统，它不仅弥补了纯数字仿真中的许多缺陷，提高了
辆及路面环境仿真模型、虚拟视景为一体的分布式硬件在环 仿真平台。并利用仿真平台对电传动系统的性能进行了仿 真，仿真结果验证了本文研究成果的有效性。
环仿真研究提供了一种简洁、科学的手段。
关键词：MATLAB；硬件在环；履带装甲车辆；仿真
中图分类号：TP391.9
文献标识码：A
文章编号：1004-731X (2010) 08-1866-04
Research on Distributed Hardware-in-loop Simulation Technology in MATLAB
有了这几步的准备，实现 MATLAB 环境下的分布式硬 件在环仿真就简单了。下面参照图 1 对这种仿真技术做一个 简单的总结。
控制系统
I/O 硬件
A/D D/A DIO 计数器 CAN RS232 GPIB
主机 PC MATLAB Simulink RTW XPC 目标
客户 PC 实时内核
PC 硬件 PCI/I户，用户也可以通过主机对
MATLAB 软件环境以其强大的运算能力和丰富的专业 模块库已经成为目前各大高校和研究单位有力的设计、开发 和研究工具。该软件可进行可视化建模，编程效率高，能对
各个客户机的运行过程进行观察和控制。整个技术途径的实 现如图 1 所示。图中描述了该种技术途径下主机和客户机之间 的工作过程，实现这个过程需要完成以下几个步骤的工作：
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第 22 卷第 8 期 2010 年 8 月
环系统。整个仿真系统的实体如图 3 所示：
客户机 （实时运行程序）
2 技术应用
利用前面提出的技术途径，本文结合科研项目要求设计 了一套用于履带装甲车辆电传动技术研究方面的硬件在环 仿真系统。系统结构如图 2 所示。系统由五个主要部分组成。 ①驾驶员信号输入部分；②电传动控制系统部分；③主机部 分；④客户机部分；⑤视景显示部分。其中“驾驶员信号输 入部分”部分将驾驶员给定的加速、转向和制动等信号转换 成相应的电信号；“电传动控制系统”对驾驶员的输入信号进 行识别、计算和分流，主要完成电传动牵引用电机、发动机 -发电机系统以及整车的控制策略和控制方法计算；“客户机 部分”运行从发动机、发电机、整流器、逆变器到牵引电机 的仿真模型（这些程序就是利用主机中的 MATLAB 环境转 化而成的可独立运行的 C 语言程序），并和控制系统部分进 行数据动态交互。客户机部分通过 MATLAB 软件环境利用 TCP/IP 协议和客户机中运行的 C 语言程序进行实时数据交 互，并采用虚拟视景建模语言（VRML）建立装甲车辆及运 行环境的三维模型以实时展现客户机中 C 语言程序的运行 情况。“视景显示”部分显示从主机传过来的仿真结果（以虚 拟视景的方式），为驾驶员提供一个虚拟的样车运动环境， 如车辆在虚拟环境中的运行状况和姿态等，和驾驶员形成闭
摘 要：采用主机－客户机多机并行运行技术途径，对 MATLAB 软件环境中的硬件在环仿真技术
进行了研究，解决了要求运算精度高、运算量大的复杂系统在实时仿真时面临的困难,并以某型履
带车辆电传动系统为研究对象，开发了集电传动控制系统硬件、车辆及路面环境仿真模型、虚拟
视景为一体的分布式硬件在环仿真平台。仿真平台验证了研究成果的有效性，对复杂系统硬件在
1 技术途径
整个模型的置信度，而且可以大大减轻编程的工作量。这种
本文采用的主机－客户机并行运行技术途径，指的是在
仿真的另一个优势在于它实现了仿真模型和实际系统间的 进行仿真运行计算时采用多台计算机分别对运算程序的不
数据实时交互，仿真结果的验证过程非常直观，大大缩小了 同部分同时进行运算，计算机之间的信息实时交互，整个计
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第 22 卷第 8 期 2010 年 8 月
颜南明，等：MATLAB 环境下的分布式硬件在环仿真技术研究
Vol. 22 No. 8 Aug., 2010
各种数据通信的功能（如 I/O、串行通信、并行通信、CAN 通信等），达到分布式硬件在环仿真的目的，S 函数的具体 编写方法可参阅文献[5]。当这种适合于 MATLAB 环境中硬 件在环仿真的模型建立后，还必须将程序进行转换。
第 22 卷第 8 期 2010 年 8 月
系 统 仿 真 学 报© Journal of System Simulation
Vol. 22 No. 8 Aug., 2010
MATLAB环境下的分布式硬件在环仿真技术研究
颜南明，张豫南，刘春光，王 冬
（装甲兵工程学院控制系控制工程系电气室，北京 100072）
收稿日期: 2008-10-21
修回日期: 2009-01-04
基金项目:全电装甲平台技术
作者简介: 颜南明(1975-), 男，湖南邵阳市，讲师，研究方向为武器系
统与运用工程；张豫南(1961-)，男，北京，教授，博导，研究方向为武
器系统与运用。
1.1 仿真模型的建立
在 MATLAB 环境中实现分布式硬件在环仿真需要解 决的首要问题就是仿真模型的建立。这里的仿真模型在功能 上和普通的 Simulink 仿真模型不同，它除了需要完成模型 本身的运算任务外，还必须具备和硬件、其他仿真程序的接 口程序。对于模型本身的运算任务部分，可以在任何一台装 有 MATLAB 软件的电脑中通过 MATLAB 语言或者 Simulink 模块完成，而接口程序需要使用 S 函数和 MATLAB 中特定 的专业模块（如 xPC 或者 VR 工具箱模块）来完成。S 函数 是 MATLAB 提供给用户的一个功能扩展函数，就像高级语 言 VC、VB 中的虚拟函数一样，利用该函数可进行硬件驱 动程序和软件接口程序编程。该函数具有固定的格式，使用 者只要根据自己的需要按照 S 函数的格式编程就可以实现
WORKSHOP 工具箱来完成。由于仿真程序在建立的时候就 具备了和主机以及其他的硬件（如 I/O 卡，A/D 卡、D/A 卡、 串行模块以及 CAN 卡等）通信的接口程序，因此转换后的 C 语言运行程序在客户机中实时运行并与主机和硬件进行 实时的数据交换，由于客户机中只有实时内核和 C 语言程 序参与运行，没有别的操作系统如 Windows 和应用程序等， 因此具有很强的实时运行能力。而客户机和主机之间的信息 实时交互可以使仿真系统的部分模型或仿真结果可在主机 中做后续处理（如虚拟视景显示等），实现分布式计算。主 机中还可以建立良好的用户界面供用户对仿真过程进行观 察和控制。
1.3 实时内核