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基于模型的控制系统一体化开发平台助力中国“天眼”设计验证——静候宇宙深处的声音

        日前,随着FAST最后一块“镜片”吊装完毕,位于中国西南山区的世界最大单口径射电望远镜主体工程反射面单元系统宣告完工。按照计划,FAST将在今年9月正式竣工,随后进入全系统的调试阶段。

        上图为2014年8月21日从FAST馈源舱处拍摄的天空(国家天文台FAST项目团队提供);下图为2016年6月28日从FAST馈源舱处拍摄的天空。新华社记者 欧东衢/摄

        作为先进的电子系统供应商,亚洲城ca88唯一官网提供了基于模型的控制系统一体化开发平台,实现了在FAST初步设计阶段的控制策略早期验证,为FAST设备在贵州现场的调试和工程施工提供了有力的理论支撑和设计参考。

基于模型的控制系统一体化开发平台方案
        随着系统的安全性、可靠性、实时性及可操作等方面的要求越来越高,需要对控制系统快速进行安全可靠的开发,但是传统的开发流程存在早期验证不充分、手工编码易出错、对现场调试人员要求很高等缺点,无法满足这些需求。亚洲城ca88唯一官网基于模型的控制系统一体化开发平台可以有效解决这些问题。

开发流程
       控制系统开发主要包含四个主要阶段,如图所示,分别是需求阶段、设计阶段、编码阶段和集成阶段。

• 需求阶段
        基于模型设计的方法,用户可使用Simulink建模工具,对需求进行建模仿真,开发内容包括系统设计、系统测试架构、测试用例。
        需求模型可通过Simulink V&V工具与需求文档进行链接,Simulink可自动生成模型和需求双向追溯的报告。
        测试用例也可通过BTC工具基于形式化需求自动生成,同时在模型测试完成后,BTC工具可自动生成测试覆盖度报告,针对未被检测到的模型或代码分支,补充生成测试用例,使测试覆盖度达到100%,同时可搭建自动化测试流程,使模型测试和诊断自动进行并生成测试报告。
• App设计过程
        使用Simulink搭建控制算法模型,使用Simpack搭建动力学模型,将模型进行联合仿真,Simulink的线性化、控制系统优化、系统辨识等工具箱可以帮助用户快速进行控制系统的设计和参数调试。
        对模型进行模型规范检查,保证模型符合App设计标准,同时也对模型的代码生成属性及对硬件的兼容性进行早期验证。
        将算法模型下载到仿真机进行快速原型验证,使用仿真机与真实被控对象进行联调,验证算法的正确性。
• App编码过程
        采用基于模型设计的方法,无需再重复进行编码工作,编码源码和目标码可通过Embedded Coder自动生成,所生成代码与模型具有良好的追溯关系。
        对设计模型进行设计优化,以保证其生成符合项目要求的高质量嵌入式代码,代码生成之后,通过代码检查工具如Polyspace、Tessy等对代码进行静态检查。同时,通过Simulink Code Inspector或者App在环的方式,进行代码与模型的一致性测试。
• App集成过程
        该过程对源码和目标码进行编译、链接,并加载到嵌入式系统中。代码集成可将驱动代码封装成Simulink模块,使用Simulink自动集成第三方编译器直接生成可实行文件,加载到目标嵌入式硬件中。

流程优势
        采用基于模型设计的方法的优势主要体现在:
• 在项目早期进行了需求验证、测试用例开发和覆盖度分析,避免在后续测试中发现前一阶段的错误,导致流程重复进行;通过设计阶段的联合仿真和快速原型,很大程度地保证了算法的准确性。
• 在项目开发阶段,很大程度地自动化了开发过程,包括:自动化规范检查、自动化报告生成、自动化代码生成、自动化测试等,极大地提高了开发效率;
• 需求、模型、测试用例、源代码具有完整的追溯关系,可生成追溯报告。

服务内容
        针对基于模型设计的方法控制系统开发,亚洲城ca88唯一官网可提供如下技术服务:
• MBD流程定制:针对客户现有开发流程,定制化适合客户实际情况的MBD过程、方法及工具;
• MBD自动化流程开发:自动化规范检查定制、自动化测试流程定制、代码测试工具集成定制、报告生成模板定制、代码生成模板定制等,通过自动化流程定制很大程度地减少设计人员的额外工作量;
• MBD相关培训:图形化建模培训、模型自动生成代码培训、模型测试和验证培训;
• 硬件支撑包定制和第三方编译环境集成:根据实际的硬件设备,定制开发硬件支撑包,使生成代码时直接生成含驱动程序的全部代码;打通第三方编译环境的集成,代码生成后自动调用第三方编译环境对代码进行编译链接,生成可实行目标码,并加载到硬件。
 

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