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嵌入式控制系统的异构建模分析与设计

作　者: 王陟
导　师: 谷德权
学　校: 汕头大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: Simulink Ptolemy II 嵌入式控制系统计算模型层次化异构
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 23次
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内容摘要

嵌入式控制系统设计的复杂性不仅体现在控制算法的执行,更体现在其具有的异构性。因此,嵌入式控制系统的设计仿真工具需要支持多种计算模型以描述不同的计算机制,并利用不同计算模型的有机整合描述完整复杂的控制系统。Simulink?因其功能强大、结果直观、易于操作等特点,已得到了业界的一致认可,在控制系统的设计、仿真与分析领域成为最为普及的软件工具。Simulink模型的仿真由其内置的仿真器驱动并基于特有的建模架构,这使得对复杂异构模型的构建和扩展由于不同计算模型与现有架构的不匹配而受到限制。Ptolemy II作为一种基于组件的支持多种计算模型的层次化异构建模与仿真工具,它可以使得多种计算模型有机地整合在统一的建模环境中。因此,使用Ptolemy II的异构化机制可以对Simulink模型进行有效地描述。本文使用小型四翼直升机双机协同飞行自动控制系统的设计作为研究对象和出发点,从功能模块、计算模型以及仿真参数三个方面分别阐述如何使用Ptolemy II的异构化环境对Simulink模型进行有效的重构。基于此基础,总结Simulink模型与Ptolemy II模型的对应关系及转换规律,利用这些对应关系和转换规律,开发人员可以将Simulink模型在Ptolemy II环境中进行有效地重构,而不必关心模型所描述的系统的设计细节。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章引言  7-11
  1.1 嵌入式控制系统的异构性  7-9
  1.2 层次化异构  9-10
  1.3 论文结构  10-11
第二章背景知识介绍  11-22
  2.1 基于模型的嵌入式控制系统的设计与仿真  11
  2.2 Simulink与Stateflow  11-17
    2.2.1 Simulink  11-14
    2.2.2 Stateflow  14-16
    2.2.3 仿真器  16-17
  2.3 Ptolemy II  17-22
    2.3.1 Ptolemy II模型结构  17-19
    2.3.2 计算模型  19-22
第三章双机协同飞行自动控制系统的异构化建模  22-49
  3.1 控制器模型的构建  23-41
    3.1.1 外部控制器  24-32
    3.1.2 内部控制器  32-37
    3.1.3 扩展卡尔曼滤波器  37-41
    3.1.4 控制器Ptolemy II模型的合并  41
  3.2 直升机动力系统模型的构建  41-46
    3.2.1 直升机动力系统设计原理  41-42
    3.2.2 直升机动力系统的Simulink模型及Ptolemy II实现  42-46
  3.3 航线规划系统模型的构建  46-49
    3.3.1 航线规划系统设计原理  46
    3.3.2 航线规划系统的Simulink模型及Ptolemy II实现  46-49
第四章 Simulink模型与Ptolemy II模型的对应  49-55
  4.1 Simulink与Ptolemy II的模块对应  49-50
  4.2 Simulink与Ptolemy II的仿真参数对应  50-53
    4.2.1 连续时间域与Simulink的仿真参数对应  52-53
    4.2.2 同步数据流域与Simulink的仿真参数对应  53
  4.3 Ptolemy II计算模型的整合规律  53-55
第五章应用实例  55-57
第六章结论及未来工作  57-59
  6.1 结论  57-58
  6.2 未来工作  58-59
参考文献  59-62
致谢  62

嵌入式控制系统的异构建模分析与设计

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