嵌入式控制系统的异构建模分析与设计

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。