[发明专利]一种实时的自动化控制装置的仿真平台设计方法

说明书

技术领域

本发明针对电力系统中的各种模型的控制算法的实现和校验设计了一种实时的自动化控制装置的仿真平台，为电力系统中的装置模型的控制算法的实现和校验提供了有力的保障。

背景技术

现如今，对于电力系统中的不同模型装置的控制算法的实现和校验都需要设计相应的硬件开发板或者是使用大型装置作为被控对象，来提供相应的被控信号源。其中对于不同的模型就需要开发设计不同的开发板，比如在研究电力系统的谐波抑制算法时，对于不同模型产生的谐波可能需要不同的开发板来提供被控信号，来对控制算法进行校验的和实现，这耗费了大量的财力和物力，很不经济。而且有的被控对象的造价极高，现场调试风险极大。针对于上述问题，设计一种实时的仿真平台，来实现电力系统中各种电路模型的仿真，并且能够准确的模仿电力系统模型的各种运作状态，直接关系到控制器算法的开发周期和研究成本。现有的半实物的仿真平台都是在主控计算机上利用simulink生成实时代码，然后将其下载到具有实时内核的目标机上进行实时仿真，这存在的缺点是很难精确的模拟电力系统中开关量的动作时间，而且开发成本比较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明采用如下技术方案：

一种实时的自动化控制装置的仿真平台设计方法，包含以下几点：

Simulink仿真模型的搭建和仿真：利用matlab高效的模型搭建和数据处理能力这一优点，搭建电力系统中的各种电路模型。

实时的操作系统：采用RTLinux实时操作系统，达到100us高精度的时钟定时和高时钟精度的任务切换。

以太网接口：利用simulink中的S函数创建自定义的以太网通讯接口，将受控信号发送给下位机上的控制器。

强时钟节拍的设置：利用RTLinux操作系统的强实时性，设置时钟节拍为100us。

具体方法为：直接在RTLinux实时操作系统中，搭建好Simulink模型进行实时仿真处理。并将模型中输出的被控信号，以非常准确的时钟节拍100us，通过以太网接口发送给控制器。控制器接收到被测信号后，经过一系列的控制算法处理后，将控制量通过以太网接口发送给上位机的仿真模型，仿真模型根据控制量的内容，将现有的模型切换到所对应的模型中来。Matlab继续计算处理当前的模型数据，并将被控量以强时钟节拍通过以太网接口发送出去，如此循环下去。

需要强调的一点是，为了保证仿真模型输出符合实际电力系统中模型的输出，必须使仿真模型以非常严格的时钟节拍输出数据。强时钟节拍的输出控制是为了模仿实际电路中的采样时间。

同时，为了达到强时钟节拍的模型数据的输出和模型输出数据的准确性，Matlab采用等待机制来处理数据，即当处理完一个模型数据后，不是立即处理下一个模型数据，而是等待定时100us时钟中断的到来后再处理和计算下一个模型。

本发明创造的有益效果：

抛开了传统的半实物仿真平台,不再是利用simulink生成实时代码然后将其下载到实时仿真目标机上，而是将simulink直接放到RTLinux实时的操作系统上进行实时仿真和处理，达到强时钟节拍的模型输出和快速的模型切换，符合实际电力系统模型的输出。本发明能够很好地模拟实际电力系统中的电路模型的输出和动作响应，能够快速准确的校验和实现控制器上的算法，大大的减少了控制器算法的开发成本，缩短了其开发周期。

附图说明

图1是本发明的系统整体框图。

图2是本发明的硬件结构图。

图3是本发明的软件实现流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明创造的技术方案做进一步的说明。