本發(fā)明涉及一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，屬于半實物仿真技術(shù)設(shè)計領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)半實物仿真平臺一般采用分布式架構(gòu)，各功能節(jié)點采用異構(gòu)系統(tǒng)、多型仿真建模和軟件開發(fā)工具，以實現(xiàn)仿真流程控制、i/o接口處理、仿真建模及實時解算、數(shù)據(jù)監(jiān)視和存儲等功能。這種分散的軟件平臺架構(gòu)要求開發(fā)人員熟練掌握c/c++語言、qt/mfc框架、仿真中間件、matlab/simulink仿真建模軟件等，技術(shù)門檻較高，不利于團(tuán)隊成員并行開展工作，且開發(fā)完成的試驗系統(tǒng)規(guī)模較大，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，試驗操作崗位需求較多。

2、為保障彈/箭項目半實物仿真試驗任務(wù)高效完成，基于simulink開發(fā)了一套完備的自動化半實物仿真工具箱hilslab，將仿真建模和軟件開發(fā)環(huán)境統(tǒng)一為simulink/stateflow，大幅降低了新用戶的上手難度，提升了仿真試驗系統(tǒng)軟件和模型的設(shè)計、開發(fā)效率，減少了模型搭建和軟件編碼的常見錯誤，也為仿真模型和軟件產(chǎn)品的規(guī)范化和風(fēng)格統(tǒng)一提供了基礎(chǔ)條件。hilslab工具箱不僅功能豐富，且使用簡單、可讀性強(qiáng)，有利于團(tuán)隊成員之間分工協(xié)作和角色互換，以此為基礎(chǔ)并結(jié)合硬件平臺，可快速開發(fā)出高集成度和自動化的半實物仿真試驗系統(tǒng)，達(dá)到試驗操作減員、增效的目的。而根據(jù)已公布的信息，未查到國內(nèi)外有關(guān)以上問題的相關(guān)研究，這一技術(shù)領(lǐng)域尚待填補(bǔ)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對目前現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)半實物仿真平臺各功能節(jié)點采用異構(gòu)系統(tǒng)和多種開發(fā)工具，存在技術(shù)門檻較高、開發(fā)難度大的問題，提出了一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

3、一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，包括：

4、設(shè)置半實物仿真的模型庫路徑；

5、將仿真工具箱集成設(shè)計至模型庫中；

6、對各類模型庫進(jìn)行功能分類；

7、將功能分離后所得各類模型庫的子模塊及封裝設(shè)計；

8、進(jìn)行半實物仿真工具箱功能驗證，將通過驗證的半實物仿真工具箱用于半實物仿真試驗。

9、所述模型庫路徑根據(jù)simulink規(guī)范、半實物仿真試驗需求設(shè)置，其中：

10、根據(jù)模型庫路徑、半實物仿真各類功能編寫管理文件，在半實物仿真試驗中，以插件形式，通過管理文件實現(xiàn)模型庫中各模型庫對應(yīng)的仿真功能的集成設(shè)置。

11、所述模型庫通過模型庫瀏覽器實現(xiàn)切換；各模型庫的切換通過回調(diào)函數(shù)鏈接實現(xiàn)，各模型庫以獨立目錄及對應(yīng)的管理文件于模型庫瀏覽器中進(jìn)行控制；

12、模型庫類型包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型庫、環(huán)境模型庫、參數(shù)偏差模型庫、實用模型庫、硬件訪問模型庫、六自由度模型庫和主/從邏輯節(jié)點模型庫，各模型庫均根據(jù)所需功能的數(shù)字仿真模型設(shè)計。

13、各類模型庫的功能分類具體為：

14、對各類模型庫進(jìn)行子類庫功能劃分，對各子類庫進(jìn)行子模塊功能劃分；

15、各類模型庫與對應(yīng)的子類庫、各子類庫對應(yīng)的子模塊間均通過回調(diào)函數(shù)實現(xiàn)鏈接；

16、各子類庫、各子模塊的對應(yīng)功能根據(jù)半實物仿真需求選取。

17、各類子模塊均通過simulink模塊封裝技術(shù)進(jìn)行外觀及內(nèi)部函數(shù)統(tǒng)一封裝設(shè)計，各類模型庫、子類庫、子模塊的外觀根據(jù)對應(yīng)參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

18、所述各子模塊對應(yīng)功能通過外部腳本自動更改；各模型庫的管理文件、各類子模塊的內(nèi)部函數(shù)均通過svn版本控制工具控制，各模型庫中存儲的數(shù)據(jù)文件的出庫控制、入庫控制均通過svn版本控制工具實現(xiàn)。

19、各子模塊對應(yīng)功能類型通過內(nèi)置模型實現(xiàn)，包括動力學(xué)模型、運動學(xué)模型、大氣環(huán)境模型及流程控制模型，用于實現(xiàn)半實物動力學(xué)仿真、半實物運動學(xué)仿真，半實物運行環(huán)境仿真、半實物控制流程仿真；各模型均對接收的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行對應(yīng)功能處理后發(fā)送至下一級模型或向外部飛控計算機(jī)輸出。

20、仿真工具箱設(shè)置有c?mex?s-function實現(xiàn)串口、can總線接口、rs422接口、i/o接口與外部飛控計算機(jī)進(jìn)行信息交互；仿真工具箱在simulink/stateflow圖形化運行環(huán)境下實現(xiàn)各子模塊的數(shù)據(jù)文件幀處理，并通過各模型庫設(shè)置實現(xiàn)彈上或地面設(shè)備的等效仿真。

21、各子模塊根據(jù)功能需求分為主節(jié)點子模塊、從節(jié)點子模塊，其中：

22、主節(jié)點子模塊用于對從節(jié)點子模塊進(jìn)行控制管理，從節(jié)點子模塊用于執(zhí)行半實物仿真需求的對應(yīng)功能；從節(jié)點子模塊的運行狀態(tài)包括：復(fù)位、配置、預(yù)備、運行、空閑，均通過主節(jié)點子模塊進(jìn)行仿真流程控制及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測；

23、主節(jié)點子模塊、從節(jié)點子模塊完成功能封裝設(shè)計后，主節(jié)點子模塊通過配置半實物仿真試驗參試的從節(jié)點子模塊的id號完成仿真流程控制及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。

24、所述模型庫采用frame模型庫，不同模型庫中各子模塊的仿真功能并行實現(xiàn)以增加集成度并減小模型庫運行規(guī)模；通過半實物仿真工具箱功能驗證后，封裝設(shè)計完成后的半實物仿真工具箱用于進(jìn)行各類語言數(shù)據(jù)文件的出庫控制及入庫控制。

25、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

26、(1)本發(fā)明提供的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，基于simulink開發(fā)了一套完備的自動化半實物仿真工具箱hilslab，借助hilslab工具箱提供的豐富、通用功能，設(shè)計人員能夠快速搭建彈/箭純數(shù)字仿真模型，彈上/地面設(shè)備仿真等效器，制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實物仿真模型，制導(dǎo)控制部件性能測試和模型辨識模型并完成半實物仿真試驗；

27、(2)本發(fā)明設(shè)計的hilslab半實物仿真工具箱涵蓋了制導(dǎo)控制系統(tǒng)設(shè)計和半實物仿真常用的功能模塊，平均縮短仿真建模時間50％以上，通過直接復(fù)用hilslab工具箱里的模型，極大地減少了設(shè)計師的工作量，縮短了設(shè)計周期，提高了開發(fā)效率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)試驗流程控制，發(fā)射流程控制、參試產(chǎn)品上/下電控制，三軸轉(zhuǎn)臺控制等耗時環(huán)節(jié)自動化，相比以往仿真試驗過程效率提升50％以上，并消除了人為操作失誤；

28、(3)本發(fā)明具有高集成度，僅需1名員工即可完成所有操作，自動完成各參試設(shè)備和仿真設(shè)備控制，大幅降低了人力成本，將傳統(tǒng)的繁瑣建模過程簡化為模塊拼接式，極大的降低了設(shè)計者的工作量，同時基于stateflow有限狀態(tài)機(jī)理論以及自建庫中的模型，提出了自動化半實物仿真的概念，實現(xiàn)仿真流程的自動控制，大幅提高了系統(tǒng)安全性和可靠性，并通過基于s-function模塊對串口數(shù)據(jù)流和i/o口的控制功能，分別實現(xiàn)了串口流解析和處理、測發(fā)控流程控制功能和自動上下電控制，并且將接口軟件和仿真模型相融合，降低了接口軟件和彈道模型的調(diào)試難度。

技術(shù)特征：

1.一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
一種自動化半實物仿真工具箱設(shè)計方法，基于Simulink規(guī)范及Stateflow圖形化編程開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了一套完備的自動化半實物仿真工具箱Hilslab，借助Hilslab工具箱提供的豐富、通用功能，能夠快速搭建彈/箭純數(shù)字仿真模型，彈上/地面設(shè)備仿真等效器，制導(dǎo)控制系統(tǒng)半實物仿真模型，制導(dǎo)控制部件性能測試和模型辨識模型并完成半實物仿真試驗。

技術(shù)研發(fā)人員：李勇波,張輝,田潤梅,郭善鵬,孔哲,邢力文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安航天動力技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21