1、概述

該設(shè)備用于飛行控制系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)中，用來解算飛機(jī)的動力學(xué)方程以及實(shí)現(xiàn)與飛行控制系統(tǒng)物理部件的信號交聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)完整的半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)環(huán)境。同時(shí)飛行仿真系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、存儲、處理能力，以支持仿真試驗(yàn)的需要。

對于一個(gè)復(fù)雜、全面的飛行控制系統(tǒng)地面模擬試驗(yàn)環(huán)境，通常需要多臺實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)來進(jìn)行同外部系統(tǒng)接口、交換數(shù)據(jù)，并進(jìn)行大量復(fù)雜模型的解算?？紤]到實(shí)際飛機(jī)的規(guī)模和試驗(yàn)室布局的要求，配備2臺仿真計(jì)算機(jī)構(gòu)建分布式仿真系統(tǒng)，完成相應(yīng)的I/O 和模型解算，分為主仿真節(jié)點(diǎn)和次仿真節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)仿真周期能夠達(dá)到0.5毫秒，支持分布式實(shí)時(shí)仿真，主次仿真節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘統(tǒng)一、同步。

仿真系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，滿足實(shí)時(shí)任務(wù)對時(shí)間的限制和要求。支持各種流行的建模工具如C/C++、Simulink。提供API接口包括I/O接口實(shí)時(shí)API，用戶可以進(jìn)行二次開發(fā)。支持用戶自行開發(fā)的板卡和自行編寫驅(qū)動。采用標(biāo)準(zhǔn)體系總線如cPCI，支持?jǐn)U展新的仿真節(jié)點(diǎn)，支持增加多個(gè)實(shí)時(shí)仿真計(jì)算機(jī)，且無需更改原有系統(tǒng)。支持?jǐn)U展新的I/O接口等在I/O接口方面，可以通過增加板卡來擴(kuò)展I/O。支持通過增加CPU來擴(kuò)展計(jì)算能力。

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜合試驗(yàn)飛行仿真系統(tǒng)主要由主、次仿真節(jié)點(diǎn)和三臺上位機(jī)構(gòu)成。主次節(jié)點(diǎn)主要用來解算飛機(jī)的動力學(xué)方程以及實(shí)現(xiàn)與飛行控制系統(tǒng)物理部件的信號交聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)完整的半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn)環(huán)境。三臺上位機(jī)用來完成飛機(jī)動力學(xué)模型的設(shè)計(jì)以及對仿真試驗(yàn)的管理工作，其他系統(tǒng)諸如機(jī)械位移信號發(fā)生器系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、視景和儀表系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺等作為綜合試驗(yàn)飛行仿真設(shè)備的配套地面設(shè)備，配合仿真系統(tǒng)完成地面飛行仿真試驗(yàn)。

系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，主仿真節(jié)點(diǎn)、次仿真節(jié)點(diǎn)以及轉(zhuǎn)臺等通過反射內(nèi)存實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)相連，構(gòu)成強(qiáng)實(shí)時(shí)仿真回路。視景和儀表系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)連接。

（1）主仿真節(jié)點(diǎn)配置如下：

●  CPCI總線機(jī)箱：4U 19吋標(biāo)準(zhǔn)上架機(jī)箱，14槽；

●  CPU板卡：MPC7448 PowerPC 處理器，主頻為1.4 GHz；

●  AD： 64路16位并行A/D；

●  DA：32路16位并行D/A；

●  DIO：32通道數(shù)字隔離輸入，32通道數(shù)字隔離輸出；

●  MIL-1553B：2個(gè)高速通道，2個(gè)雙冗余通道，單功能，收發(fā)器電壓可調(diào)；

●  ARNIC429：12.5KHz或100KHz速率，8發(fā)8收；

●  AFDX：支持2端口獨(dú)立使用或2端口互為冗余；硬件實(shí)現(xiàn)AFDX協(xié)議棧；提供IRIG-B系統(tǒng)時(shí)鐘同步，帶電纜及VxWorks驅(qū)動；

●  反射內(nèi)存實(shí)時(shí)接口卡；

●  串口卡：4路RS-232/422/485通訊接口，最高支持921.6Kbps波特率。

（2）次仿真節(jié)點(diǎn)配置如下：

●  CPCI總線機(jī)箱：4U 19吋標(biāo)準(zhǔn)上架機(jī)箱，14槽；

●  CPU板卡：MPC7448 PowerPC 處理器，主頻為1.4 GHz；

●  AD：64路16位并行A/D；

●  DA：32路16位并行D/A；

●  反射內(nèi)存實(shí)時(shí)接口卡；

●  串口卡：4路RS-232/422/485通訊接口。

3、支持軟件

RT-Sim是系統(tǒng)的關(guān)鍵支持軟件，提供了Matlab Simulink建模環(huán)境與分布式實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)之間的無縫連接。

RT-Sim仿真管理軟件包在Matlab Simulink建模環(huán)境中集成了Simulink模塊庫、RT-MP分布式仿真組件及VxWorks目標(biāo)代碼生成組件。利用這些模塊及組件，用戶能夠方便的建立硬件在環(huán)的飛行動力學(xué)模型；RT-MP能夠自動進(jìn)行Simulink模型拆分，并編譯成多處理器目標(biāo)代碼。

RT-Sim主控軟件支持建立多處理器仿真工程，自動向多個(gè)目標(biāo)機(jī)處理器下載代碼，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)機(jī)同步啟動與運(yùn)行，并對實(shí)時(shí)仿真過程進(jìn)行監(jiān)視、在線調(diào)參及數(shù)據(jù)記錄。

同時(shí)，RT-Sim主控軟件還提供可定制的虛擬儀表生成界面，支持用戶自定義監(jiān)視界面。

4、系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)構(gòu)成完整的綜合試驗(yàn)飛行仿真系統(tǒng)的仿真環(huán)境，能夠?qū)︼w行器動力學(xué)模型提供設(shè)計(jì)、仿真支持，實(shí)現(xiàn)對飛控系統(tǒng)的測試與驗(yàn)證。

（2）系統(tǒng)支持基于模型的設(shè)計(jì)方法，支持用戶基于Matlab Simulink進(jìn)行模型算法設(shè)計(jì)，并自動生成多目標(biāo)機(jī)分布式VxWorks實(shí)時(shí)代碼。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)學(xué)仿真階段到半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真階段的平滑過渡。

（3）系統(tǒng)提供圖形化全流程仿真管理支持，包括分布式多處理器代碼自動生成、代碼下載、仿真運(yùn)行控制、圖形化狀態(tài)監(jiān)視、在線參數(shù)調(diào)節(jié)等功能。

（4）系統(tǒng)支持單節(jié)點(diǎn)仿真和多節(jié)點(diǎn)的分布式仿真兩種模式，并提供RT-Sim軟件方便的支持單節(jié)點(diǎn)、多節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)管理模式。