柴油機主機嵌入式仿真系統的製作方法

2023-06-03 11:55:31 1

專利名稱：柴油機主機嵌入式仿真系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種技術提升的柴油機主機仿真系統。
背景技術：
柴油機主機仿真系統作為船舶輪機模擬器的重要組成部分，是作為船員的培訓和高級航運管理人才的培養，從感觀視覺效果到理性的實船操作效果的半實物在環教學和科研設備之一。目前，這樣的仿真系統一般採用PC機和工控機作為仿真計算機，通過數據處理、輸入輸出接口以及A/D、D/A數據採集卡，去控制柴油機主機氣控屏、實船操縱盤臺、顯示儀表、報警裝置以及柴油機主機驅動螺旋槳系統的運行和實船操作、故障設置和排除的模擬。上述柴油機主機仿真系統在演繹柴油機主機實際工況時，由於PC和工控機作為仿真計算機的處理效率較低，應用程式受到多任務非實時作業系統的限制，因此該系統實時性較差，實船操縱效果逼真性低。而要提高實時性就必須簡化仿真數學模型，降低數學運算的精確度，從而造成物理仿真設備的控制能力和響應速度的下降。這樣，柴油機主機仿真系統的精確度和實時性無法兩全，很大程度上影響了仿真的逼真性的提高。

發明內容
本實用新型的目的是通過技術提升採用更加高速的柴油機主機仿真系統(基於ARM+DSP雙核集成處理器的嵌入式仿真計算機)，達到提高仿真精確度和實時性，以及物理仿真設備控制能力的目的，從而比較完美地建立一個半實物在環的柴油機主機仿真系統。
本實用新型是這樣實現的為了提高柴油機主機仿真系統的實時性和精確度，必須選用更加高速的仿真計算機來代替PC機和工控機組合的仿真計算機，採用直接由外部輸入裝置(鍵盤、開關等)將控制信息和參數饋送至高速仿真計算機中，並將高速仿真計算機解算的結果，通過現場控制總線(CAN總線)送至LCD液晶屏和上位機進行參數、特性曲線和多媒體方式顯示。


圖1為基於ARM+DSP雙核集成處理器嵌入式仿真計算機的柴油機主機嵌入式仿真系統結構組成框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型柴油機主機嵌入式仿真系統的結構組成作進一步詳細描述。
參見圖1，1為預先設計好的柴油機主機的數學模型，將其移植入由32位單片機和數位訊號處理器構成的ARM+DSP雙核集成處理器(型號為TMS320VC5470)組成的嵌入式仿真計算機2中，該仿真計算機2由ARM核(高級精簡指令集微處理器)作為主處理器，負責任務管理、輸入輸出、外部設備的控制以及嵌入式作業系統的運行；DSP核(數位訊號微處理器)作為從處理器，負責快速的數據運算處理。兩個處理器之間通過共用一部分存儲器和通訊接口進行交互。由此替代PC機和工控機組成的仿真計算機。3為外部輸入裝置，如鍵盤、開關等，直接將控制信息和參數饋送至嵌入式仿真計算機2的ARM側，4為LCD液晶屏，呈現嵌入式仿真計算機2中DSP解算的結果，如柴油機主機的特性曲線以及模型參數的設置。5為輸入輸出(I/O)接口電路，嵌入式仿真計算機2經I/O接口電路5控制物理仿真設備，如柴油機主機氣控屏10和實船操縱盤臺、顯示儀表和報警裝置9。6為同步串行口，7為數位訊號處理器(型號為TMS320LF2407)，嵌入式仿真計算機2經同步串行口6控制數位訊號微處理器7，再由數位訊號微處理器7控制由仿真電動機模擬的推進器和螺旋槳系統11。8為現場控制總線(CAN總線)，數位訊號微處理器7經現場控制總線8，把嵌入式仿真計算機2中DSP解算結果實時傳送至上位機(工控PC機)12，得到的仿真信息進行各種多媒體方式顯示，既實現了柴油機主機特性的數學物理仿真，又營造了一個比較完美的半實物在環的身臨其境仿真效果。
本實用新型柴油機主機嵌入式仿真系統的推出，由於採用了基於ARM+DSP嵌入式高速仿真平臺，解決了傳統的PC機和工控機作為仿真平臺的精確度和實時性無法兩全的不足。同時提升系統的數學物理仿真設備的控制能力，從而營造了一個比較完美的半實物在環的身臨其境的仿真氛圍，為柴油機主機的機電特性研究，創造了易於操作的工作平臺。
權利要求1.一種包括數學模型(1)，嵌入式仿真計算機(2)，輸入輸出I/O接口電路(5)，物理仿真設備的柴油機主機嵌入式仿真系統，其特徵在於嵌入式仿真計算機(2)由32位單片機和數位訊號處理器構成的ARM+DSP雙核集成處理器組成。
2.根據權利要求1所述的柴油機主機嵌入式仿真系統，其特徵在於a、外部輸入裝置(3)直接將控制信息和參數饋送至嵌入式仿真計算機(2)；b、LCD液晶屏(4)呈現嵌入式仿真計算機(2)中DSP解算的結果。
3.根據權利要求1所述的柴油機主機嵌入式仿真系統，其特徵在於嵌入式仿真計算機(2)中DSP解算結果經同步串行口(6)、數位訊號微處理器(7)、現場控制總線(8)實時傳送至上位機(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種技術提升的柴油機主機嵌入式仿真系統，其特點是選用更加高速的基於ARM+DSP雙核集成處理器的嵌入式仿真計算機，代替PC機和工控機組合的仿真計算機，以提高柴油機主機仿真系統的實時性和精確度；採用直接由外部輸入裝置(鍵盤、開關等)將控制信息和參數饋送至上述嵌入式仿真計算機，並將嵌入式仿真計算機解算的結果，通過現場控制總線(CAN總線)送至LCD液晶屏和上位工控機進行參數、特性曲線和多媒體方式顯示。達到提升系統的數學物理仿真設備的控制能力，營造一個比較完美的半實物在環的身臨其境的仿真氛圍，為柴油機主機的機電特性研究，創造了易於操作的工作平臺。
文檔編號G09B25/02GK2773831SQ20052004022
公開日2006年4月19日 申請日期2005年3月18日 優先權日2005年3月18日
發明者鄭華耀, 黃學武, 王華英, 陳巨濤, 厲善亨, 沈愛弟 申請人:上海海事大學