基于MATLAB/RTW实时仿真系统的设计与研究

传统的系统仿真模型中的硬件环节由数学模型所代替,往往达不到预期的理想控制效果。与传统的系统仿真相比,基于MATLAB/RTW的实时仿真具有将硬件直接接入测试回路的功能,从而使整个开发过程从本质上更接近于并行过程,大大缩短了开发周期,具有较高的经济价值。因此实时仿真理论与技术多年来一直是系统仿真领域的重点研究的课题之一。 在深入学习和研究系统实时仿真原理的基础上,本文阐述了RTW系统实时仿真的开发环境,针对如何在MATLAB/RTW环境下定制自己的实时系统进行了研究,给出了在一般情况下运用S函数封装的方法定制个性化的实时系统的步骤。 本文以三自由度直升机模型为控制对象,基于加拿大Quanser公司实物实时仿真平台,搭建了控制对象的数学模型,选取了PID和LQR优化的控制策略,设计了快速原型化的虚拟控制器。整个系统设计采用硬件在回路中仿真和快速原型化的设计思想,将模型化目标和实物系统连接在一起生成的模型应用wincon软件转换成C代码,并最终生成可执行的代码下载到目标系统中,很好的完成了对直升机系统的控制,取得了满意的控制效果。结果证明了该实时仿真系统的可行性,更体现了其与传统系统仿真相对比的优越性。 在上述工作的基础上,以异步笼型电机为对象,依据实际系统的结构,采用矢量控制方法,运用快速原型化和硬件在回路中仿真的思想,提出构建自己的实时仿真系统的设计。本文自行设计了系统框图,编写了硬件设备代码,并用S函数封装的方法生成了个性化的设备驱动模块,最后采用虚拟的控制器和实际的变频器-电机-传感器构成了闭环测试系统。该设计对于异步电机驱动系统的开发具有很好的研究价值。