專利名稱：用于模擬裝置操作的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及硬件模擬，更具體地涉及提供用于模擬裝置操作(plant operation )的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，針對模擬的裝置模型來測試裝置的控制系統(tǒng)。出于成本和 安全的因素，激發(fā)了模擬的裝置模型的使用。對于真實(shí)裝置或者樣機(jī) 的測試成本更高，這是由于需要真正的硬件部件。對于真實(shí)裝置的重 復(fù)模擬來說，真實(shí)裝置部件的軟件模型通常更便宜并且更容易處理。 此外，控制系統(tǒng)在某些測試條件下的行為響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致真實(shí)裝置的一個(gè) 或多個(gè)部件的故障，由此會(huì)危害到該裝置的安全。除了低成本以及更 加安全的優(yōu)點(diǎn)之外，該模擬的裝置模型還在以邊界條件測試該系統(tǒng)時(shí) 提供了靈活性而不會(huì)損害該真實(shí)裝置。控制系統(tǒng)與模擬的裝置模型通 過一組用于模擬控制系統(tǒng)響應(yīng)的輸入-輸出(I/O)命令的接口連接可 以稱作半實(shí)物(Hardware-In-The-Loop， HIL )模擬。通常，控制系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)運(yùn)行的控制器。然而，到控制器和模擬的裝置模型的模擬i/o可以不實(shí)時(shí)操作。因此，由裝置模型提供給控制器的響應(yīng)可能與控制器工作的頻率不匹配。因此，該HIL模擬可能 與具有真實(shí)裝置的控制器的實(shí)際響應(yīng)產(chǎn)生分歧。與模型計(jì)算時(shí)間相耦合的I /O存取時(shí)間會(huì)在受控裝置的閉環(huán)響應(yīng) 中引入延遲。此外，市場上可以買到的用于模擬裝置模型的軟件建模 包具有不會(huì)使針對某些建模命令的等待時(shí)間最小化的響應(yīng)時(shí)間。因此，需要減少裝置模型中的響應(yīng)時(shí)間和等待時(shí)間的、用于模擬 裝置操作以及使裝置模型更適于實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)模擬的系統(tǒng)和方 法。還需要一種考慮到基于裝置的需要而實(shí)施高速和低速模擬的系 統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，公開了 一種用于模擬裝置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括控制器，該控制器包括用于執(zhí)行對該裝置的控制命令 的裝置操作邏輯。該系統(tǒng)還可以包括與控制器通信的模擬器，該模擬 器可以包括具有至少一個(gè)高帶寬模型的高帶寬硬件，該高帶寬模型至
少具有第一裝置性狀(behavior)。該控制器還可以包括具有至少一 個(gè)低帶寬模型的至少一個(gè)處理器，該低帶寬模型至少具有第二裝置性 狀。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 個(gè)示例性實(shí)施例，公開了 一種用于模擬裝置的 方法。該方法可以包括提供包含用于執(zhí)行對該裝置的控制命令的裝置 操作邏輯的控制器。該方法還包括提供與控制器通信的模擬器。與模 擬器通信的該控制器可以包含高帶寬硬件和至少一個(gè)處理器。該方法 還可以包括通過高帶寬硬件對至少具有第一裝置性狀的高帶寬模型 進(jìn)行建模。而且，控制器中的至少一個(gè)處理器可以對至少具有第二裝 置性狀的低帶寬模型進(jìn)行建模。該方法還可以包括將至少一個(gè)控制命 令從控制器發(fā)送到模擬器，并且至少部分地響應(yīng)于發(fā)送控制命令以及 至少部分地基于高帶寬模型或者低帶寬模型中的至少一個(gè)，在控制器 處從模擬器接收對所述至少一個(gè)控制命令的至少一個(gè)響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例，公開了一種用于模擬裝置的 系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括具有用于執(zhí)行對裝置的控制命令的裝置操作邏 輯的控制器。該系統(tǒng)還可以包括與控制器相通信的模擬器。該控制器 可以包括至少一個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列，其由至少具有第 一裝置性狀的
至少一個(gè)高帶寬模型構(gòu)成，以及包括至少一個(gè)處理器，其由至少具有 第二裝置性狀的至少一個(gè)低帶寬軟件模型構(gòu)成。此外，控制器和模擬 器可以借助至少 一個(gè)串行鏈路進(jìn)行通信，由此控制器可用于向模擬器 發(fā)送至少一個(gè)控制命令或者診斷命令。模擬器還至少部分地響應(yīng)于控 制命令或者診斷命令并且至少部分地基于高帶寬模型或低帶寬模型 中的至少一個(gè)，使用串行鏈路將對于所述控制命令或者診斷命令的至 少一個(gè)響應(yīng)輸送到控制器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通過以下的詳細(xì)說明、附圖和所附的權(quán)利要求將 進(jìn)一步理解本發(fā)明的其它實(shí)施例、方面和特征。


以上已經(jīng)概括地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖，這些附圖不一定是按照比例畫出的，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例示出在控制器與實(shí)時(shí)模擬的裝置模 型之間的接口的示例性裝置模擬系統(tǒng)的示意圖示；
圖2是根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例示出用于實(shí)時(shí)模擬裝置模型的方法 的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下文中參照附圖更完整地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例， 在附圖中示出了本發(fā)明的一些實(shí)施例而不是全部。實(shí)際上，本發(fā)明可 以具體化為許多不同的形式，并且不應(yīng)認(rèn)為限于本文中提出的實(shí)施 例；而是，所提供的這些實(shí)施例是為了使本說明書滿足適用的法律要 求。貫穿本文相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
公開的是例如通過半實(shí)物(HIL)系統(tǒng)對裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬的方 法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，控制器與該系統(tǒng)的模擬 器/裝置模型相接口連接。該控制器可以包括用于實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地執(zhí)行 高速任務(wù)以及通用的低速任務(wù)的獨(dú)立的專用硬件部件。高帶寬硬件可 以包括內(nèi)置現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者特定用途集成電路
(ASIC)，并且可以在硬件本身上執(zhí)行任務(wù)。然而，可以由控制器的 處理器中的低帶寬固件來執(zhí)行通用的低速任務(wù)。該控制器還與模擬裝 置的模擬器相連。模擬器的配置可以是控制器的鏡像。該模擬器可以 包括具有內(nèi)置FPGA或者ASIC的高帶寬硬件。FPGA或者ASIC可以 包括用于實(shí)時(shí)或者近實(shí)時(shí)地實(shí)施模擬的高帶寬模型。模擬器還可以包 括具有用于實(shí)施通用的低速模擬的低帶寬模型的處理器。響應(yīng)于來自 控制器的控制或者診斷命令，模擬器可以至少根據(jù)第一裝置性狀或者 第二裝置性狀至少在高帶寬模型或者低帶寬軟件模型之一中來實(shí)施 模擬。因此，該系統(tǒng)和方法允許協(xié)調(diào)組合的高帶寬和低帶寬模型的不 同部分的時(shí)序執(zhí)行，從而使它們能夠盡可能接近實(shí)時(shí)地工作。
圖l是示出控制器102與實(shí)時(shí)模擬的裝置模型之間的接口的示例 性裝置模擬系統(tǒng)100的示意圖。而且，圖1示出了本發(fā)明的示例性實(shí) 施例，其中控制器102可以通過串行鏈路108與至少一個(gè)模擬器106 相連。在示例性實(shí)施例中，該串行鏈路108可以是高速串行鏈路
(HSSL)。該HSSL有助于控制器102與模擬器106之間的高速通信。
6而且，該串行鏈路108可以用于將來自控制器102的至少一個(gè)控制或 者診斷命令發(fā)送到模擬器106。類似的是，還可以通過串行鏈路108 將模擬器106對于控制器命令的響應(yīng)傳遞至控制器102。
參照圖1，控制器102可以包括兩個(gè)主要的硬件部件處理器IIO 和高帶寬硬件112。在示例性實(shí)施例中，控制器102中的高帶寬硬件 112可以用作通信主機(jī)114。處理器110和高帶寬硬件112可以包括 用于執(zhí)行對于裝置104和模擬器106的控制命令的裝置操作邏輯的計(jì) 算機(jī)可執(zhí)行指令。高帶寬硬件U2可以被配置用于控制器102的實(shí)時(shí) 操作，并且處理器IIO可以被配置用于基于裝置104性狀的低速或者 偽實(shí)時(shí)操作。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，高帶寬硬件112可以包括 FPGA,同時(shí)處理器IIO至少可以包括固件116。處理器IIO和高帶寬 硬件U2可以通過高速數(shù)字通信總線U8相互通信。在本發(fā)明的示例 性實(shí)施例中，高速數(shù)字通信總線115可以是外部部件互連(PCI)總 線。
與控制器102相連的模擬器106還可以包括兩個(gè)部件高帶寬硬 件120和處理器122。在示例性實(shí)施例中，模擬器106中的高帶寬硬 件120可以用作通信目標(biāo)124。高帶寬硬件120可以是I/O板的一部 分(圖中未示出)并且可以包括至少一個(gè)FPGA，該FPGA實(shí)現(xiàn)至少 針對第一裝置性狀的高帶寬模型126。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中， 第一裝置性狀可以是電性狀、熱性狀、化學(xué)性狀或者機(jī)械性狀中的至 少一個(gè)，其本質(zhì)上可以是實(shí)時(shí)的或者近實(shí)時(shí)的。FPGA中實(shí)現(xiàn)的高帶 寬模型126可以存儲(chǔ)用于模擬實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)裝置性狀的邏輯。在示例 性實(shí)施例中，為了減少等待時(shí)間，實(shí)時(shí)或者近實(shí)時(shí)模擬中的采樣速率 可以在納秒(nanosecond)數(shù)量級，例如在一個(gè)實(shí)例中約為50-100 納秒。盡管傳統(tǒng)的處理器設(shè)計(jì)根椐一組指令按順序操作，但是FPGA 處理器能夠并行地執(zhí)行操作。因此，F(xiàn)PGA非常適于通過減少軟件模 型中存在的等待時(shí)間來進(jìn)行快速模擬。因此，可以在FPGA卡上實(shí)現(xiàn) 高速模擬。
相應(yīng)地，在所提出的配置中，可以通過將僅除了 1/0之外的裝置 計(jì)算任務(wù)置于相同的FPGA卡上來實(shí)現(xiàn)基于FPGA的對裝置的實(shí)時(shí)模 擬。該布置可以使FPGA目標(biāo)代碼被包括為更大的實(shí)時(shí)模擬模型的一 部分?？梢栽贔PGA卡中執(zhí)行C代碼和FPGA硬件描述語言(HDL)代碼。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以由用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或者近實(shí)時(shí)模擬的
ASIC來取代該FPGA卡。
然而，在不同的測試條件下，裝置模型可能表現(xiàn)得不同。在示例 性實(shí)施例中，可以在處理器122中執(zhí)行不需要實(shí)時(shí)操作的模擬器106 的通用低速任務(wù)。而且，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，第二裝置性狀 可能基本上不需要實(shí)時(shí)執(zhí)行的計(jì)算/任務(wù)，或者需要更低處理帶寬的任 務(wù)，并且因此可以在處理器122中執(zhí)行該第二裝置性狀。而且，處理 器122可以包括低帶寬模型128,該低帶寬模型128可以包括至少一 個(gè)具有第二裝置性狀的軟件模擬模型。該軟件模擬模型可以使用如
MATLAB、 Simulink、 Saber以及Opal-RT的軟件包來實(shí)現(xiàn)通用的低速 模擬。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通用的低速任務(wù)的實(shí)例至少可以包 括家用空調(diào)的溫度控制、電動(dòng)機(jī)的速度控制、永/磁體同步電機(jī)(PMSM ) 的位置控制或者不需要像某些高帶寬建模要求那樣要快速或者作出 響應(yīng)地(responsively )完成控制動(dòng)作的任何控制動(dòng)作。在 一個(gè)實(shí)例中， 低帶寬模型可以具有10-100微秒數(shù)量級的采樣速率。而且，在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，第二裝置性狀可以是例如機(jī)械速度、電場、風(fēng)速 或者流量(flow)中的至少一個(gè)。高速和低速單元之間的專用高速數(shù) 字通信總線118協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)通信，并且實(shí)現(xiàn)模擬的定序。在處理器122 中實(shí)現(xiàn)了低速模擬之后，通過高速數(shù)字通信總線118和高帶寬硬件120 將反饋引導(dǎo)到控制器102。
高速模擬可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。利用基于FPGA (或者其它高帶 寬硬件)的模擬的應(yīng)用的一些實(shí)例是風(fēng)輪機(jī)、氣體管道泵站、油料儲(chǔ) 存泵站、氣體壓縮機(jī)、PV或者燃料電池發(fā)電機(jī)，其可以包括電動(dòng)機(jī)、 電橋(power bridge )、連接電容(link capacitor)、變壓器、過濾器、 機(jī)械傳動(dòng)裝置(mechanical gear)、電路板、控制器的1/0以及許多其 它電氣和/或機(jī)械部件。
實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)才莫擬的應(yīng)用的廣泛實(shí)例可以是風(fēng)電場(wind farm) 中的風(fēng)輪機(jī)。風(fēng)電場通常包括相同位置處的多個(gè)風(fēng)輪機(jī)，用于產(chǎn)生電 力并且向電網(wǎng)供電。大的風(fēng)電場可以包括與中電壓電網(wǎng)互連的幾十個(gè) 到近百個(gè)單獨(dú)的風(fēng)輪機(jī)?？梢皂憫?yīng)于模擬諸如風(fēng)電場電網(wǎng)性狀、電網(wǎng) 連接、調(diào)度以及電力波動(dòng)控制之類的性狀，來模擬和/或控制各種風(fēng)輪 機(jī)和/或風(fēng)電場性狀。在一個(gè)實(shí)例中，風(fēng)輪機(jī)中的電壓波動(dòng)可能會(huì)是關(guān)注點(diǎn)，因?yàn)轱L(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生取決于風(fēng)速變化的電力，將未經(jīng)調(diào)節(jié)的電力注 入電網(wǎng)中。電壓波動(dòng)會(huì)影響電子設(shè)備的敏感度，從而導(dǎo)致許多設(shè)備的 壽命減少。
因此，在不同測試條件下測試控制器的過程中，該控制器會(huì)由于 來自對變速發(fā)電機(jī)性狀(或者其它風(fēng)輪機(jī)或風(fēng)電場性狀)進(jìn)行建模的 裝置的實(shí)時(shí)反饋/響應(yīng)而受益，從而準(zhǔn)確地追蹤控制器的性狀?？梢灾?少部分地在風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)或者至少其構(gòu)成部件的模擬器上實(shí)現(xiàn)由控制 器至少部分地基于裝置模型所提供的反饋/響應(yīng)而發(fā)出的控制或者診
斷命令。相應(yīng)地，可以按照與圖1所示的控制器102和模擬器106相 同的方式布置風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)中的控制器和模擬器/裝置模型，其中高帶寬 硬件120實(shí)現(xiàn)高速模擬和其它高帶寬性狀。對于低風(fēng)速和/或較低帶寬 性狀而言，反饋/響應(yīng)可能不是實(shí)時(shí)的，并且可以在模擬器106的低速 處理器122中對其進(jìn)行模擬。
在另一個(gè)實(shí)例中，可以模擬與電網(wǎng)相連的風(fēng)脈寬調(diào)制器(PWM) 轉(zhuǎn)換器或者放大器。該P(yáng)MW轉(zhuǎn)換器必須以50- 100納秒數(shù)量級的時(shí) 間解析度(timing resolution )操縱電力開關(guān)，在FPGA或者其它高帶 寬硬件中使用HDL語言能夠容易地對這進(jìn)行建模。將轉(zhuǎn)換器的輸出， 即電流和電壓，作為反饋信號發(fā)送回硬件控制器，以閉合適當(dāng)?shù)沫h(huán)路。 這些信號能夠在相同的FPGA或者其它高帶寬硬件內(nèi)使用，以對發(fā)電 機(jī)進(jìn)行建?；蛘邔﹄娋W(wǎng)的部分(例如變壓器和線路濾波器)進(jìn)行建模。 表示這些部件所需的采樣時(shí)間根據(jù)轉(zhuǎn)換器的速率可以在50- 250微秒 數(shù)量級。因此，所建模的系統(tǒng)能夠充分地模擬感興趣的帶寬內(nèi)的大部 分驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)(drive dynamic)(在一個(gè)實(shí)例中，對于電流和轉(zhuǎn)矩環(huán)路 而言近似約3000Rad/sec,對于頻率環(huán)路近似約1000Rad/sec以及對于 其它受控變量為更低的帶寬)。
在低帶寬建模的另一個(gè)實(shí)例中，功率放大器(例如上述的PWM 轉(zhuǎn)換器)的低帶寬熱模型能夠用于根據(jù)功率設(shè)備溫度確定最大電流的 極限。在本實(shí)例中，該低帶寬模型可以以10-100微秒的采樣速率工 作，其剛好在控制器的采樣時(shí)間內(nèi)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例例示用于實(shí)時(shí)模擬裝置模型 的方法200的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
該示例方法始于框202。在框202處，提供控制器，該控制器包
9含用于執(zhí)行對裝置的控制命令的裝置操作邏輯的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。 該控制器可以利用用于向裝置發(fā)送控制命令的算法，其中該算法可以 至少部分地決定在不同測試條件下要發(fā)送到裝置的控制命令。
框202之后是框204,在框204處提供與控制器相通信的模擬器， 該模擬器包括高帶寬硬件(例如FPGA或者ASIC)以及至少一個(gè)處 理器，其可以是低帶寬硬件，并且可選地可以包括低帶寬軟件。該模 擬器模擬不同測試條件和/或裝置性狀下的裝置。根據(jù)裝置的性狀，該 模擬器至少在高帶寬硬件或者低帶寬硬件(例如處理器)之一中處理 數(shù)據(jù)。
框204之后是框206，在框206處在高帶寬硬件中對具有第一裝 置性狀的高帶寬模型進(jìn)行建模。在測試條件下的第一裝置性狀可以是 電或機(jī)械性狀中的至少 一個(gè)，并且可能需要高速響應(yīng)/模擬。高帶寬硬 件包含高帶寬模型，其有助于并行處理數(shù)據(jù)，從而顯著減少等待時(shí)間， 并且能夠?qū)崟r(shí)或者近實(shí)時(shí)地模擬裝置模型。高帶寬硬件可以是一個(gè)或 多個(gè)FPGA或者ASIC卡，從而通過生成自動(dòng)碼(auto code)并且在 硬件自身上實(shí)現(xiàn)模擬來促進(jìn)該高速模擬，由此將與裝置模型相關(guān)聯(lián)的 等待時(shí)間減小到納秒數(shù)量級。
框206之后是框208，在框208處在處理器中模擬具有第二裝置 性狀的低帶寬模型。在測試條件下的第二裝置性狀可以是例如機(jī)械速 度、電場、風(fēng)速或者流量中的至少一個(gè)，并且可以僅需要低速響應(yīng)/ 模擬。處理器中可以存在用于實(shí)施這種通用低速模擬的軟件模塊，其 包含市場上可以買到的靈活軟件包。在一個(gè)實(shí)施例中，模擬器上的高 帶寬硬件和低帶寬硬件可以通過PCI總線通信。
框208之后是框210，在框210處至少一個(gè)控制或診斷命令從控 制器發(fā)送到模擬器。該控制器向模擬器發(fā)送命令，根據(jù)該命令通過高 帶寬模型和低帶寬模型中的 一個(gè)或兩個(gè)在模擬器中實(shí)現(xiàn)模擬。該模擬 產(chǎn)生反饋，該反饋繼而被反饋回控制器。
框210之后是框212，在框212處部分基于控制器發(fā)送的命令以 及部分基于以其執(zhí)行裝置操作邏輯的高帶寬或低帶寬模型，在控制器 處接收來自模擬器的至少 一個(gè)響應(yīng)。模擬器中生成的反饋是控制器發(fā) 送的控制命令和通過模擬器中的高帶寬模型和低帶寬模型中的 一個(gè) 或兩個(gè)而實(shí)現(xiàn)的裝置操作邏輯二者的函數(shù)?？刂破髋c模擬器之間的傳輸可以通過串行鏈路，例如HSSL。
框212之后是框214，在框214處控制器基于從模擬器接收的響 應(yīng)生成經(jīng)調(diào)整的控制命令。將來自模擬器的反饋饋送到控制器，并且 由控制器生成的隨后的控制或診斷命令可以是從模擬器接收的至少 一個(gè)響應(yīng)/反饋的函數(shù)。經(jīng)調(diào)整的控制命令可以用于控制裝置，或者用 于示出像在工作中一樣的裝置性狀和控制器性狀。
以上參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法和系統(tǒng)的框圖和示意圖示描 述了本發(fā)明的實(shí)施例?？梢岳斫?，能夠通過計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)示圖 的每個(gè)框以及框的組合?？梢詫⑦@些計(jì)算機(jī)程序指令裝栽到一個(gè)或多 個(gè)通用的計(jì)算機(jī)、專用的計(jì)算機(jī)或者其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上，以 制造諸如參照圖1所述的控制器102的機(jī)器，從而使得在計(jì)算機(jī)或者 其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行的指令生成用于實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè) 框中指定的功能的裝置。還可以將這些計(jì)算機(jī)程序指令存儲(chǔ)在能夠指 引計(jì)算機(jī)或者其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置按照特定方式工作的計(jì)算機(jī) 可讀存儲(chǔ)器中，從而使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包舍 實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)框中指定的功能的指令裝置的制品。
本文中所述的方法和系統(tǒng)具有提供對裝置的實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)模擬 的技術(shù)效果。這些方法和系統(tǒng)產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的對裝置的高速和/或高 帶寬模擬以及低速和/或低帶寬模擬的其它技術(shù)效果。使用專用硬件來 實(shí)施實(shí)時(shí)或^實(shí)時(shí)j莫'擬產(chǎn)曰生了減曰小對于定制軟,模塊的需求，技術(shù)擬。
盡管已經(jīng)結(jié)合目前認(rèn)為最實(shí)際的方式和各個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā) 明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，相反意在覆蓋包 含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同裝置。
本說明書使用實(shí)例公開了本發(fā)明，包括最佳方式，并且還能夠使 本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，包括制造并使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且實(shí) 施任何所包含的方法。權(quán)利要求書中限定了本發(fā)明的可專利的范圍， 并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其它實(shí)例。如果這些其它的實(shí) 例具有未不同于權(quán)利要求書的文字語言的結(jié)構(gòu)元件或者如果它們包 括與權(quán)利要求書的文字語言無實(shí)質(zhì)不同的等價(jià)結(jié)構(gòu)元件，則這些實(shí)例 也在權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
ii
權(quán)利要求
1.一種用于模擬裝置(104)的系統(tǒng)(100)，包括控制器(102)，包括用于執(zhí)行對該裝置(104)的控制命令的裝置(104)操作邏輯；以及模擬器(106)，與控制器(102)相通信，其中該模擬器(106)包括高帶寬硬件(112)，包括至少具有第一裝置性狀的至少一個(gè)高帶寬模型(126)；以及至少一個(gè)處理器(110)，包括至少具有第二裝置性狀的至少一個(gè)低帶寬模型(128)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中該高帶寬硬件(112) 包括至少一個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列，所述至少一個(gè)現(xiàn)場可編程門陣列包 括至少一個(gè)高帶寬模型(126)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中該至少一個(gè)低帶寬模型 (126)包括具有第二裝置性狀的至少一個(gè)軟件模擬模型。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中該第一裝置性狀包括電 性狀、熱性狀、化學(xué)性狀或者機(jī)械性狀中的至少一個(gè)。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中該第二裝置性狀包括機(jī) 械速度、電場、風(fēng)速或者流量中的至少一個(gè)。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中該控制器(102)和模 擬器(106)通過至少一個(gè)串行鏈路(108)進(jìn)行通信。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中該模擬器(106)還包 括可用于促進(jìn)高帶寬硬件(112)與所述至少一個(gè)處理器(110)之間 的通信的至少一個(gè)高速數(shù)字通信總線(115)。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中該控制器(102)可用 于將至少一個(gè)控制命令或者診斷命令發(fā)送到模擬器(106)，以及其 中該;漠?dāng)M器(106)可用于至少部分地響應(yīng)于所述控制命令或者診斷 命令并且至少部分地基于高帶寬模型(126)或者低帶寬模型(128) 中的至少一個(gè)將對于所述控制命令或者診斷命令的至少一個(gè)響應(yīng)輸 送到控制器(102)。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中該裝置(104)包括以 下中的至少一個(gè)的機(jī)械部件或電部件風(fēng)輪機(jī)、氣體管道泵站、油料儲(chǔ)存泵站、氣體壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電橋、連接電容、變壓器、過濾器、機(jī)械傳動(dòng)裝置或者控制器(102)的1/0。
10.—種用于模擬裝置(104)的方法(220),包括提供(202 )控制器(102),該控制器(102)包括用于執(zhí)行對該裝置(104)的控制命令的裝置操作邏輯；提供(204)模擬器(106)，該模擬器(106)與控制器(102)相通信，并包括高帶寬硬件(112)和至少一個(gè)處理器(110);通過該高帶寬硬件(112)對至少具有第一裝置性狀的高帶寬模型(126)進(jìn)行建模(206);通過所述至少一個(gè)處理器(110)對至少具有第二裝置性狀的低帶寬模型(128)進(jìn)行建模(208);將至少一個(gè)控制命令從控制器(102)發(fā)送(210)到模擬器(106);以及至少部分地響應(yīng)于發(fā)送控制命令并且至少部分地基于高帶寬模 型(126)或者低帶寬模型(128)中的至少一個(gè)，在控制器(102) 處從模擬器(106)接收(212)對所述至少一個(gè)控制命令的至少一個(gè) 響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于模擬裝置操作的系統(tǒng)和方法。提供了用于模擬裝置(104)的系統(tǒng)(100)的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例，公開了用于模擬裝置(104)的系統(tǒng)(100)。該系統(tǒng)(100)可以包括控制器(102)，其包括用于執(zhí)行對該裝置(104)的控制命令的裝置操作邏輯的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。該系統(tǒng)(100)還可以包括模擬器(106)，其與控制器(102)相通信，其中該模擬器(106)可以包括高帶寬硬件(120)，其包括至少具有第一裝置性狀的至少一個(gè)高帶寬模型(124)。該模擬器(106)還可以包括至少一個(gè)處理器(122)，其包括至少具有第二裝置性狀的至少一個(gè)低帶寬模型(128)。
文檔編號G05B19/04GK101655699SQ20091016350
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者A·M·里特, B·A·格里特森, C·徐, D·史密斯, J·M·諾瓦克, L·J·加爾塞斯, M·E·謝潑德, P·M·什切斯尼, R·A·西摩爾 申請人:通用電氣公司