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一種網絡化控制算法實時仿真器NETSIMULATOR.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410108215.5

申請日:

2014.03.24

公開號:

CN104951349A

公開日:

2015.09.30

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G06F 9/455申請公布日:20150930|||文件的公告送達IPC(主分類):G06F 9/455收件人:昆山耐特康托軟件科技有限公司文件名稱:第一次審查意見通知書|||文件的公告送達IPC(主分類):G06F 9/455收件人:昆山耐特康托軟件科技有限公司文件名稱:發明專利申請公布及進入實質審查通知書|||實質審查的生效 IPC(主分類):G06F 9/455申請日:20140324|||公開
IPC分類號: G06F9/455 主分類號: G06F9/455
申請人: 昆山耐特康托軟件科技有限公司
發明人: 劉國平; 趙俊
地址: 215300江蘇省蘇州市昆山市登云路268號創業中心808A室
優先權:
專利代理機構: 代理人:
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201410108215.5

授權公告號:

||||||||||||

法律狀態公告日:

2018.11.27|||2017.12.22|||2016.01.20|||2015.11.04|||2015.09.30

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||文件的公告送達|||文件的公告送達|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator,所述NetSimulator用作NCSLAB網站的底層算法仿真器,負責接收并實時運行來自NCSLAB網站的仿真算法,并將算法運行參數上傳給NCSLAB服務器,所述NetSimulator基于ARM+浮點DSP架構的雙核處理器,所述ARM+浮點DSP架構的雙核處理器內部包含一個ARM控制器和一個浮點DSP,所述ARM采用精簡指令集,搭載LINUX操作系統,負責網絡通信,DSP核的啟動、停止和程序更新,所述DSP為C67系列浮點型數字信號處理器,搭載DSP/BIOS(SYS/BIOS)實時操作系統,負責仿真算法的實時運行。NetSimulator較早期版本的仿真器而言,因采用DSP執行算法而具有更高的計算效率,因使用實時操作系統而具有更好的實時性。

權利要求書

權利要求書
1.  一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator,其特征在于是基于ARM+浮點DSP架構的雙核處理器的嵌入式系統。

2.  根據權利要求1所述的一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator,其特征在于:接收并運行來自NCSLAB網站的仿真算法,并將算法仿真參數上傳至NCSLAB服務器。

3.  根據權利要求1所述的一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator,其特征在于:所述Netcontroller-Omap基于TI公司ARM+浮點DSP架構處理器,其包含一個ARM核和一個DSP核。

4.  根據權利要求1所述的一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator,其特征在于:算法執行處理器搭載實時操作系統。

說明書

說明書一種網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator
技術領域
本發明涉及網絡化控制實驗教學平臺,尤其是一種用于網絡化控制實驗室網站NCSLAB的網絡化控制算法實時仿真器。 
背景技術
實驗室作為銜接理論和實踐的應用平臺,是進行實踐教學和科學研究的重要場所,對于創新型人才的培養和科學技術的發展具有重要的意義和作用。自20世紀90年代中期以來,隨著計算機技術、網絡通訊技術和Web技術的迅速發展,作為真實本地實驗室的有力補充,基于Web的遠程實驗室不斷涌現并得到廣泛應用。中國科學院自動化研究所與英國Glamorgan大學聯合開發了網絡化控制系統實驗室NCSLAB(Networked control system laboratory)。NCSLAB無需用戶安裝任何軟件或插件,無需學習任何特定的編程語言,僅通過連入因特網中的Web瀏覽器,即可設計自己的控制算法,并可進行控制系統的離線仿真、遠程編譯、實時控制以及可視化監控組態、實時監控等。 
自2006年NCSLAB建立以來,其體系結構經歷了如下變革。 
(1)NCSLAB V1:Web瀏覽器/主服務器/子服務器/實驗臺; 
(2)NCSLAB V2:Web瀏覽器/中央服務器/區域服務器/子服務器/實驗臺; 
(3)NCSLAB V3:Web瀏覽器/中央Web服務器、MATLAB服務器/區域實驗服務器/實驗臺。 
隨著NCSLAB的逐步升級,NCSLAB對底層仿真算法執行機構的要求日益提高,之前版本NCSLAB使用的ARM9仿真器性能略顯不足。為了解決ARM9仿真器運行仿真算法時表現的采樣頻率不高,算法實時性不好的問題。本發明基于ARM+浮點DSP架構雙核處理器,利用搭載LINUX操作系統的ARM處理器分擔算法運行處理器的通信工作,以搭載DSP/BIOS(或SYS/BIOS)實時操作系統的DSP作為算法實時運行處理器保證了算法的實時性,較之前版本使用的網絡化控制算法仿真器,性能有大幅提升。 
發明內容
本發明的目的在于:以搭載DSP/BIOS(SYS/BIOS)實時操作系統的浮點DSP作為網絡化控制算法的運行平臺,保證了算法的實時性,并且DSP在執行控制算法仿真運算時較ARM有更高的運算效率,同時利用搭載LINUX操作系統的ARM分擔DSP的通信任務。 
本發明采用的技術方案如下: 
本發明提供了一種用于網絡化控制實驗室網站NCSLAB的網絡化控制算法實時仿真器,所 述網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator以ARM+浮點DSP架構雙核處理器為基礎,含有一個ARM核和一個DSP核,所述DSP核搭載DSP/BIOS(SYS/BIOS)實時操作系統,作為控制算法的實時仿真運算處理器,所述ARM核搭載LINUX操作系統,負責接收新的仿真算法、算法更新、算法的啟動和停止以及和NCSLAB通信。 
作為上述方案的具體實現方式,所述網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator的ARM核接收到來自NCSLAB的網絡化控制算法仿真程序后,控制DSP核開始實時執行仿真算法,并將控制算法的仿真數據通過網絡發送給NSCLAB的服務器。 
綜上所述,由于采用了上述技術方案,本發明的有益效果是: 
1.因為DSP在執行數學運算方面有更高的效率,所以將DSP作為仿真算法運行處理器,較ARM有更高的運算效率; 
2.DSP搭載了DSP/BIOS(SYS/BIOS)實時操作系統,較早期版本仿真器使用的LINUX操作系統而言,更能夠保證控制算法仿真的實時性; 
3.利用搭載了LINUX操作系統的ARM核為DSP核負責算法接收、啟動、停止和網絡通信功能,分擔了DSP的工作負擔,使DSP有更高的運算頻率(一秒內可執行仿真算法的次數)。 
附圖說明
圖1為網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator的使用流程圖; 
圖2為網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator的模塊圖。 
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征,或公開的所有方法或過程中的步驟,除了互相排斥的特征和/或步驟以外,均可以以任何方式組合。 
下面結合圖1、圖2對本發明作詳細說明。 
如圖1所示,為網絡化控制算法實時仿真器NetSimulator的流程圖。 
S101:等待接收算法。NetSimulator啟動之后開始等待由NCSLAB發送控制仿真算法,如果有新的控制算法則執行S102接收算法。 
S102:接收新的控制算法。ARM通過網絡通信協議接收由NCSLAB服務器發送的控制仿真算法并存于內存中。 
S103:檢測是否有舊算法在執行。ARM核檢測DSP核是否正在運行舊的控制仿真算法,若有則執行S104。 
S104:結束舊算法。ARM核控制DSP核結束當前正在運行的舊控制仿真算法,并將DSP核保持在復位狀態。 
S105:更新DSP的控制算法。ARM核將新的控制仿真算法寫入DSP核內存。 
S106:DSP開始執行算法。ARM核釋放DSP的復位狀態,使DSP開始運行新的控制仿真算法。控制算法開始執行后,系統執行S101和S107。 
S107:將仿真結果實時傳輸給NCSLAB服務器。ARM核在DSP開始執行控制仿真算法后,從DSP讀取仿真結果并上傳給NCSLAB服務器。同時執行S101檢測是否有新算法要接收。 
圖2為用于網絡化控制實驗室網站NCSLAB的網絡化控制算法實時仿真器的功能框圖。如圖2所示,NetSimulator內部有一個ARM處理器(ARM核)和一個DSP處理器(DSP核),所述ARM處理器負責從NCSLAB網站服務器接收新的仿真算法,控制DSP停止舊的仿真算法,更新DSP的算法,啟動DSP執行新的算法,在DSP運行仿真算法的時候將仿真結果上傳給NCSLAB網站服務器。 
在一個實施例中,所述控制算法為倒立擺閉環控制系統仿真算法,所述DSP核處于空閑狀態,用戶在NCSLAB網站上點擊開始試驗的按鈕后,NCSLAB網站將仿真算法傳輸給NetSimulator,所述NetSimulator的ARM核通過TCP協議接收仿真算法并存于內存中,所述NetSimulator的ARM核將倒立擺閉環控制系統的仿真算法寫入DSP核內存,然后控制DSP核開始執行仿真算法,并在DSP運行仿真算法的同時將仿真結果(倒立擺的滑塊位置和擺桿角度)上傳給NCSLAB服務器。 
在另一個實施例中,所述控制算法為伺服電機的網絡化控制仿真算法,所述DSP核正在運行倒立擺閉環控制系統仿真算法,用戶在NCSLAB網站上點擊開始試驗的按鈕后,NCSLAB網站將仿真算法傳輸給NetSimulator,NetSimulator的ARM核通過TCP協議接收仿真算法并存于內存中,所述ARM核檢測到DSP核正在運行算法后,控制DSP停止當前算法的運行,然后所述ARM核將伺服電機的網絡化控制仿真算法寫入DSP核內存,并控制DSP核開始執行伺服電機的網絡化控制仿真算法,所述ARM核在DSP運行仿真算法的同時將仿真結果(伺服電機轉速和轉角)上傳給NCSLAB服務器。 
本發明并不局限于前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合,以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。 

關 鍵 詞:
一種 網絡化 控制 算法 實時 仿真器 NETSIMULATOR
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