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1、Real-Time Testing and Simulation SoftwareNI VeriStand 2010使用手册Document Version 1.0By 慕慕 316395914 NI VeriStand 2010使用手册目录1.概述32.创建软件模型42.1.创建被控对象模型42.2.创建控制器模型93.创建MIL测试环境114.创建测试激励信号204.1.使用 Stimulus Profile Editor204.2.使用TMDS File Viewer265.VERISTAND高级功能285.1.使用User Channels、Procedures、Alarms285.2
2、.使用Calculated Channels336.创建HIL测试系统396.1.添加实时目标机396.2.添加NI DAQ设备416.3.添加NI R系列设备436.4.添加NI故障注入模块446.5.添加NI Compact RIO 硬件476.6.添加NI XNET硬件486.7.添加TDK-Lambda可编程电源536.8.更改软硬件端口映射576.9.更改模型运行设置581. 概述VeriStand 2010是美国 National Instruments公司专门针对HiL仿真测试系统而开发出的软件环境。VeriStand 2010是一种基于配置的软件环境，它简单易用，无需编程就完成
3、实时测试系统的创建，实现HiL测试中所需的各种功能。NI VeriStand 2010能够配置模拟、数字和基于FPGA的硬件I/O接口；能够配置激励生成、记录数据、计算通道和事件警报；能够从NI LabVIEW和MathWorks Simulink等建模环境中导入控制算法和仿真模型；能够利用操作界面实时在线监控运行任务并与之交互。本文档介绍了NI Veristand 2010各项主要功能的使用方法，并按照通用的开发测试顺序编写，主要内容包括：l 创建软件模型；l 创建MiL测试系统；l 实现自动化测试、记录数据；l 创建HiL测试系统。2. 创建软件模型NI VeriStand 2010可以利
4、用*.dll文件导入由Matlab/Simulink/Stateflow创建的算法或仿真模型，下图所示为Simulink模型导入NI VeriStand的过程：注意：NI VeriStand 支持的编译器包括Microsoft Visual C+ 6.0, .NET 2003, 2005 (Professional or Express), or 2008 (Professional or Express).在本章中具体介绍了上述过程的操作步骤，将一个在Matlab/Simulink环境下创建的 *.mdl文件转换为NI VeriStand所支持的 *.dll文件。下面用到的仿真模型来自Mat
5、lab / Simulink的Demos： 发动机Engine模型：Modeling Engine Timing Using Triggered Subsystems 控制器ECU模型：Engine Timing Model with Closed Loop Control2.1. 创建被控对象模型下面过程将演示如何将Simulink中的发动机Engine模型，转换为VeriStand可用的被控对象模型。1. 打开Simulink模型： Modeling Engine Timing Using Triggered Subsystem另存到新建工作目录中，例如 D:NIVS_HandsOn，为避
6、免和原有模型冲突，重命名为Engine.mdl该发动机模型要求的输入信号为 Throttle Angle 节气门开度 Drag Torque 拖拽扭矩（负载扭矩）输出信号为 Engine Speed 发动机转速关于该模型的具体信息，请参考Simulink帮助文档。运行后结果如下所示，上图为发动机模型所需输入信号，黄色曲线为负载扭矩，紫色曲线为节气门开度；下图中为发动机模型计算的输出信号，黄色曲线为发动机转速。1) 05s，节气门开度不变，负载扭矩在2s时，由25 Nm 下降到20 Nm，发动机转速因负载扭矩变小而提高；2) 5s时，节气门开度增加，负载不变时，发动机转速快速升高；3) 8s时，
7、负载扭矩再次增加，节气门开度不变，转速下降。2. 正确安装VeriStand后，在Simulink Library Browser 中会自动添加 NI VeriStand Blocks，如下图所示：3. 修改模型1) 将模型中需要做映射的端口，用相应的NIVeriStand In 和NIVeriStand Out 替代；2) 在Simulink模型最上层中添加Block NIVeriStandSignalProbe，添加后下层所有模块的参数也都可以通过VeriStand观测或者修改；3) 取消原Simulink模型中Signal Properties下有关data logging的选项。4)
8、完成修改后的发动机模型如下所示：4. 设置编译环境并编译1) 打开Simulink模型的Configuration Parameters (快捷键：Ctrl+E),2) 在Real-Time Workshop中，指定System target file为NIVeriStand.tlc，点击OK确认。注意：如果实时目标机为cRIO系列，此处要选择NIVeriStand_VxWorks.tlc3) 回到Solver页面，选择定步长求解器：fixed step-size ordinary differential equation (ODE) solver注意：NI VeriStand只支持使用定步
9、长的常微分方程求解器4) 指定步长：Fixed-step size (fundamental sample time)为0.001，也就是1kHz注意：步长越小仿真模型计算越准确，但相应的会消耗更多技术资源。修改完步长后，要再次运行仿真模型，观察结果，既要避免因步长选择过大，出现如无法收敛，计算精度无法满足要求，又要避免过小的步长造成cpu运算负担过大，影响实时性。5) 点击Incremental Build图标或者Ctrl + B，开始编译6) 编译成功后，Matlab的Command Windows中出现下列提示，# Successful completion of Real-Time W
10、orkshop build procedure for model: ModelName，并生成与Engine.mdl同名的Engine.dll文件，保存在新生成的 Engine_niVeriStand_rtw文件夹内。2.2. 创建控制器模型在Simulink提供的Demo Engine Timing Model with Closed Loop Control中包含了控制器ECU的算法。我们需要把其中的控制器(Controller)算法从闭环模型中分割出来，建立单独的ECU模型，并编译为对应的 *.dll文件。Controller采用PI控制算法，可根据目标发动机转速，结合发动机模型中的负
11、载扭矩，计算出节气门开度，最终使发动机实际转速与目标转速一致。下图中黄色曲线为发动机负载曲线，紫色曲线为控制器输出的节气门开度1) 2s时，由25 Nm变为20 Nm2) 8s时，由20 Nm变为25 Nm 下图中黄色曲线为目标转速（Speed Setpoint），在5s时由2000 rpm跳变为3000 rpm，紫色曲线为实际转速。1. 分割、修改ECU模型1) 打开所需的Demo：Engine Timing Model with Closed Loop Control2) 提取模型中的Controller子模块3) 添加NIVeriStand In、NIVeriStand Out和NIVe
12、riStandSignalProbe，另存为Ecu.mdl。修改后的ECU模型如下所示：2. 设置编译环境并编译，最终生成所需的Ecu.dll文件。具体配置过程请参考发动机模型转换部分。3. 创建MiL测试环境在上一章中，我们准备好了Engine和Ecu的软件模型，在本章中，我们会将其导入到NI VeriStand 2010中，创建一个MiL (Model-in-the-Loop) 测试环境，并介绍如何在Work Space中添加控件，控制和观察Engine、Ecu的行为。1. 运行 NI VeriStandStart Program Files National Instruments NI
13、 VeriStand 2010 NI VeriStand.2. 新建一个项目(Create a new project).1) 选择 File New Project.2) 在Project Name中输入项目名称：ecu hil hands on.3) 指定项目根目录 Project Root Folder 到 National InstrumentsNI VeriStand 2010Projects4) 勾选Create folder for project.5) 点击OK确认.3. 点击 Configure Project, 打开项目浏览器Project Explorer.项目浏览器(P
14、roject Explorer) 用于配置测试所需的全部设置。通过Project Explorer可以部署(Deploy)和运行(Run)系统定义文件。项目浏览器包括所有运行和自动化测试所需关键的参数，同时也可以添加定制文件。4. 展开 System Definition File 节点.5. 鼠标右键单击 .nivssdf 文件，选择 Launch System Explorer.系统浏览器 (System Explorer) 用于创建NI Veristand系统定义文件。系统定义文件是一个配置NI Veristand引擎特性的文件。通过添加，删除和修改位于系统浏览器左部的各项配置可以定义各种属性，包括NI VeriStand引擎的执行方式、硬件端口、计算通道、对仿真模型的控制、报警，执行顺序以及管理通道之间的映射关系。完成系统定义文件的设置后，它将被部署到NI VeriStand 引擎并开始运行。6. 添加发动机Engine模型1) 展开Targets Controller，点击Simulation Models；2) 添加模型 Add Simulation Model.3) 将目录转换到Engine.dll所在目录4) 选择Engine.dll，单击 OK.确认发动机模型有2个输入 (节气门开度和负载扭矩) 和1个输出（发动机输出）。7. 添加控
