RT-LAB8.1 版用户手册 介绍 1.1 关于 RT-LAB RT-LAB 是一个分布式实时平台 ，它能够在很短的时间内、以很低的花费，通过对进行工程 仿真或者是对实物在回路的实时系统建立动态模型，使得工程系统的设计过程变的更加简单 他的可测量性使得开发者能够把计算机使用到任何需要他的地方；充分的灵活性使得它能够 应用于最复杂的仿真和控制问题，而不论是应用于实时硬件在回路还是快速模型，控制和测 试中 为了达到理想的性能，RT-LAB 为分布式网络下分立目标机对高度复杂的模型进行仿真、通过 超低反应时间通讯，提供了丰富的工具此外，RT-LAB 的模型化设计使得用户仅仅提供应用 所需的模型就能完成经济的系统、最小化经济要求、并满足用户的价格目标这在大量的嵌 入式应用中尤其显得重要 1.2 主要特征 完全集成 MATLAB/Simulink，以及 MATRIXx/SystemBuild 所有为 RT-LAB 准备的模型都能够在已有的动态系统模型环境中完成， 通过使用这些工具， 用 户的经验也会相应的提高 分布式处理的专业化块设计，内部节点通讯以及信号 I/O RT-LAB 提供的工具能够方便的把系统模型分割成子系统，使得在目标机上能够并行处理（标 准的 PC 上可以运行 QNX 实时操作系统，或者 RedHawk Linux） 。
通过这种方法，如果你不能 在单处理器上运行实时模型，RT-LAB 提供多个处理器共享一个负载的方法来实现的 完全集成第三方建模环境以及用户代码库 RT-LAB 支持 StateFlow，StateMate，CarSimRT，GT-PowerRT，AMESim，Dymola 的模型，以 及 C，C++，FORTRAN 的合法代码 丰富的 API 为开发自己的应用 使用诸如 LabVIEW、C、C＋＋、Visual Basic、TestStand、Python and 3D virtual reality 等工具 可以轻松的创建定制的功能和自动测试界面 非定制技术 RT-LAB 是第一个完全可测量的仿真和控制包，使得你能够分割模型，并在标准 PC，PC/104s 或者 SMP（对称式多处理器）组成的网络上并行运行 在大量市场需求的推动下， 用户可以从快速进步的技术中受益， 使用相对较低的花费 RT-LAB 使用标准以太网和火线（IEEE1394）进行通讯,还包括 ISA，PCI，PXI 以及 PCMCIA 在内的 大量数字的和模拟的 I/O 板卡 共享存储器、火线、信号线、无限带或者 UDP/IP 进程间通讯。
在执行时间，RT-LAB 为处理器间的通讯提供无缝支持，可以在目标机之间混合使用任何 UDP/IP，共享存储器以及易得技术进行数据的低反应时间通讯同样，你也可以使用 TCP/IP 和主站上的模型进行实时互动 为信号和参数的可视和控制而集成的接口 在 RT-LAB 的可视化界面和控制面板中， 你可以动态的选择你所要跟踪的信号， 实时修改任何 模型信号或参数 支持广泛的 I/O 卡――所支持的设备超过 100 种 RT-LAB集成了Opal-RT的OP5000硬件接口设备， 具有10亿分之一秒的精确定时和实时性能 RT-LAB 同样支持诸如 NI、Acromagm、Softing 以及 SBS 等主流生产厂家所生产的板卡 RTOS（实时多任务操作系统）的选择：QNX,、RedHawk Linux,或 Windows（为了软件的实时 性） RT-LAB 是唯一的实时仿真框架， 它提供你选择两个高性能实时操作系统 RT-LAB 支持 QNX， 由于它具有已证明过的对任务标准工程应用的追踪记录；同样也支持 RedHawk Linux，它是当 前流行的、源代码开放的 Linux 操作系统最重要的实时版本,来自 Concurrent Computer 公司。
RT-LAB 同样可以作为软件实时操作系统提供给 Windows 使用 最优化的硬件实时调度程序——高性能、低抖动 在一个时间步内，系统不仅计算动态模型，而且它可以管理任务，如读写 I/O、刷新系统时钟、 传输数据以及处理通讯，这就限制了一桢内用于计算模型的时间量，从而限制了单处理器上 计算模型的大小， RT-LAB 在保证完成功能的情况下已经可以把这个减小到原硬件性能很小的 百分比，因此提高了计算更加复杂模型的能力 高速 XHP 模式——多速率 XHP 模式——软件同步模式 RT-LAB 的 XHP(超高性能)模式允许用户能够以非常快的速度在目标机上计算实时模型，这使 得用户能够运行比分布式处理器更复杂的模型有了数字、模拟 I/O，运行时间周期可低于 10 微秒 RT-LAB 的 XHP 模式能够将系统管理消耗大幅度削减到一微秒以下，使你能够充分利用系统 性能来实时计算高度动态模型，这对那些对越来越复杂的系统进行仿真时需高保真度响应、 要求高准确率的开发者来说，是一个解决问题的办法即便是当信号在硬件在回路系统， 也仅仅需要将系统开销增加到一百微秒时间桢，模型需要在主要时间步之间多次计算才能保 证数据的准确性。
到目前为止 XHP 模式，比其他任何实时系统都要优秀，尤其是在电子系统 中，诸如驱动器控制及电力电子 1.3 潜在客户、所需的知识和技能 1.3.1MATLAB 或 MATRIXx MATLAB 和 MARTIXx 是工程计算软件包， 它们集成了编程、 计算并且可视化 同时 MATLAB 和 MATRIXx 仿真和系统建模，这些软件包将在以下介绍由于 RT-LAB 要与这些环境协同工 作，你必须熟悉 MATLAB 的 Simulink 以及 MATRIXx 的建模这些方面知识 比如说，如果你打算从一个系统上采集数据并离线处理数据，那么你必须知道如何保存这些 数据并且用 MATLAB 或者 MATRIXx 重新读取数据并把数据在软件支持的不同显示器上显示 出来 1.3.2Simulink 或 SystemBuild Simulink 和 SystemBuild 是能够建模、仿真和分析动态系统的一些软件包，你可以用图形化的 方式描述模型，接着有一个基于模块库的精确格式，RT-LAB 使用 Simulink 或 SystemBuild 来 定义要在实时多处理系统上运行的模型，并定义它的仿真参数。
因此期望用户对 Simulink 或 Systembuild 的操作有一定的认识理解，尤其是有关模型定义和模型变量仿真参数如果你打 算自己制作与能与 RT-LAB 兼容的模块，那么你应该了解如何为你的指令站和目标环境创造 Simulink 或者 SystemBuild 图标（S 函数和 UCBs） 1.4 本向导的组成 RT-LAB 的列表文件有以下几个组成部分： 安装向导 API 参考向导 用户向导 本文档是用户向导主题如下 第一页简介： 介绍了仿真和 RT-LAB 的运行原理 第七页用户接口： 描述了所有的 RT-LAB 的用户接口 第四十九页建模： 概述了 RT-LAB，从 Simulink 或 SystemBuild 的方框图到 RT-LAB 的可以使用的分布式模型 第五十七页执行模块： 描述了如何实时运行模块 第六十九页获取和观察数据： 描述了优化仿真所需的相关概念，并对 RT-LAB 接收数据可能出现的问题提出了解决办法 第七十五页监视模型： 描述了如何测量性能 1.5 本文档的规定 OPAL-RT 向导使用如下约定： 表一：通用的和印刷的约定 约定 含义 黑体 用户界面元件，文字必须严格按照所示键入 注释 强调或补充文字。
你可以忽视注释信息并仍能玩成任务 警告 描述必须避免的行为或者以下是预期结果 推荐 描述一些你可能不会采取的行为，但你仍然能够完成任务 编码 编码 斜体字 参考工作名称 蓝色文本 对照（内部或外部）或者超文本链接 1.6 基本概念 这节描述了 RT-LAB 的基础，提供了仿真过程的概览，从设计和确认模型，到使用方框图和 I/O 设备，来运行仿真和使用图形界面的控制台 1.6.1 设计和确认模型 任何仿真的起点都是被仿真对象的系统组成部分的数学模型 你通过分析对象系统并在动态仿真软件上运行对象系统来设计和确认模型 RT-LAB 被设计来 在实时多处理环境中，使离线动态仿真软件做的模型自动化运行，这些动态仿真软件如 Simulink 或者 SystemBuild RT-LAB 是完全可升级的，使你能够把数学模型分割成块，以便于在计算机组上并行运行，而 不改变模型的特性、引入实时脉冲干扰，或者产生死锁 1.6.2 使用方框图 使用方框图编程能够简化参数的进入，并确保被仿真系统文件的完整性和准确性 一旦模型被激活，你就可以把它分割成子系统并插入合适的通讯块，每一个子系统都会在 RT-LAB 分布式网络上的目标节点中运行。
1.6.3 使用 I/O 设备 RT-LAB 支持 I/O 设备的使用，以确保将外部物理元件集成为一个系统，这样就是人们所熟知 的（HIL）硬件在回路配置，或者（RCP）快速控制原型，不论是电机还是控制器都可被分别 仿真 对 I/O 设备的最优化使用使得 TR-LAB 能够作为一个可编程的控制系统， 并展现灵活的实时人 机接口 I/O 设备接口可以通过定制块来进行配置，只需要把块添加并连接到模型中，RT-LAB 的自动 码生成器将会把模型数据写入物理 I/O 卡中 1.6.4 运行仿真 一旦原始模型被分割成各个子系统，并与各种各样的处理器连接，模型的每一部分都会被自 动生成 C 代码并编译，在目标节点上运行 目标节点可以是商用 PCs，并配有 PC 兼容处理器，在 Windows2000/XP，QNX 或者 Redhawk Linux 环境中运行 1.6.5 执行和操作模型参数 当生成 C 代码和编译完成后，RT-LAB 自动把计算量分配到目标节点，并提供接口至此，你 就可以运行仿真和操作模型参数其结果是高性能仿真，能够并行实时运行 1.6.6 使用控制台作为图形接口 你可以在仿真的时候，通过控制台和 RT-LAB 互动，一个对指令站操作的命令终端。
控制台和 目标节点之间的通讯可以通过 TCP/IP 连接进行这使得你能够保存模型上的任何信号，以便 观测或者离线分析同样，你可以使用控制台在仿真运行时修改模型参数 1.6.7 与 RT-LAB 一起工作 运行 RT-LAB 软件的硬件配置要包含如下部件： 指令站 节点编译 目标节点 I/O 板卡 在 Windows2000/XP 或者 Redhawk Linux 上运行 RT-LAB 软件的叫做指令站，作为你的界面， 使你能够： 编辑和修改模型 观看模型数据 在仿真软件（Simulink，Systembuild 等）下运行原始模型 分布编码 控制模拟器的开始/停止顺序 仿真能够完全在指令站上运行，但一般来说都在一个或多个目标节点上运行 对实时仿真来说，首选的操作系统是 QNX 或 Redhawk Linux当有多节点的时候，他们之一 就会被设计为编译节点，通过通讯线路，控制台和目标机之间进行通讯，为了进行硬件在回 路仿真，目标节点同样会通过 I/O 板卡和别的设备进行通讯 目标节点是实时处理和通讯的，计算机使用商用处理器 这些计算机能够具有一个实时通讯接口如火线，信号线，Infiniband，或 cLAN (取决于你所选 择的操作系统)以及 I/O 板卡以访问外部设备。
实时目标节点完成： 实时目标仿真运算； 目标节点间、目标节点与 I/O 间实时通讯； I/O 的接口系统； 通过 I/O 模型获取模型的内部变量及外部输出； 执行用户的参数修改； 需要的话，可以在本地硬盘驱动器记录数据； 监督模型仿真的执行和节点的通讯 节点的编辑是用来产生 C 代码的，任何目标节点都可以成为编译节点 RT-LAB 支持多种模拟、数字、计时器 I/。