基于Linux-RTAI的嵌入式系統(tǒng)半物理仿真研究.pdf

1、近年來，隨著半物理仿真技術(shù)越來越受到國家和國際社會的重視，它已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和武器研制的各行各業(yè)，然而半物理仿真技術(shù)高昂的系統(tǒng)建立成本使得其難以應(yīng)用于能夠提高人們生活水平的普通產(chǎn)品之中。為此，本著研制低成本半物理仿真系統(tǒng)的原則，本文設(shè)計(jì)了一種基于Linux/RTAI的嵌入式半物理仿真系統(tǒng)。
　　根據(jù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀提出了市場對低成本半物理仿真的迫切需求。根據(jù)嵌入式處理器的穩(wěn)定級別，處理速度，市場價(jià)格等因素，選擇AT91RM9200

2、(ARM9)作為仿真目標(biāo)機(jī)的中央處理單元，并設(shè)計(jì)開發(fā)了仿真目標(biāo)機(jī)的硬件電路。通過對RTAI-Lab半物理仿真框架體系的研究，明確了其通過Matlab/Simulink/RTW的模型代碼生成機(jī)制，并根據(jù)其原理開發(fā)相應(yīng)Makefile文件，使其可以編譯出ARM9的模型可執(zhí)行文件。
　　本文通過U-Boot啟動過程和硬件訪問機(jī)理的研究，針對AT91RM9200(ARM9)仿真目標(biāo)機(jī)進(jìn)行了硬件配置修改，完成了U-Boot的移植，實(shí)現(xiàn)對Li

3、nux操作系統(tǒng)的引導(dǎo)。
　　通過對RTAI的Linux實(shí)時(shí)性改造方案的研究，確定了基于開源Linux/RTAI雙核實(shí)時(shí)操作體統(tǒng)的模型運(yùn)行環(huán)境，并進(jìn)行RTAI對AT91RM9200的TC模塊的處理方法的修改，實(shí)現(xiàn)了RTAI在AT91RM9200上的移植。
　　Comedi驅(qū)動作為實(shí)時(shí)驅(qū)動，基于Linux操作系統(tǒng)提供對各個(gè)數(shù)據(jù)采集板卡的驅(qū)動支持。本文通過對其驅(qū)動框架實(shí)現(xiàn)機(jī)理的研究，并對其系統(tǒng)調(diào)用關(guān)系進(jìn)行修改，開發(fā)出針對基于ARM

4、9的嵌入式仿真目標(biāo)機(jī)的實(shí)時(shí)驅(qū)動。提供RTAI的實(shí)時(shí)模型代碼調(diào)用。
　　通過上述內(nèi)容，使模型能過通過Matlab/Simulink/RTW順利生成ARM9的模型代碼，模型代碼在Linux/RTAI環(huán)境中實(shí)時(shí)運(yùn)行并通過Comedi驅(qū)動與實(shí)物進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)了這種低成本的半物理仿真系統(tǒng)。
　　最后，本文將上述半物理仿真應(yīng)用于典型不穩(wěn)定系統(tǒng)倒立擺之中。運(yùn)用LQR最優(yōu)控制算法建立控制器，通過該控制器對純數(shù)字仿真模型和倒立擺實(shí)物仿真結(jié)