Saber與Matlab聯(lián)合仿真的操作過(guò)程介紹

一、 概述

我們知道，Saber軟件在一開(kāi)始就提供了與Matlab/Simulink的聯(lián)合仿真功能，工程師們可以在Simulink中驗(yàn)證設(shè)計(jì)中的軟件部分，同時(shí)在Saber中驗(yàn)證設(shè)計(jì)的硬件部分，從而實(shí)現(xiàn)軟硬件設(shè)計(jì)驗(yàn)證的完美統(tǒng)一。

聯(lián)合仿真是通過(guò)SaberHDL仿真器和Simulink之間的接口實(shí)現(xiàn)的，它允許用戶進(jìn)行交互式設(shè)計(jì)仿真。Saber協(xié)同仿真接口提供以下功能:

1、SaberRD和Simulink仿真算法的耦合。

2、提供用戶界面，支持從Saber模型自動(dòng)生成MAST模板和SaberRD符號(hào)。

Saber聯(lián)合仿真接口是通過(guò)仿真引擎之間的同步通信方法啟用的。在同步協(xié)同仿真方法中，每個(gè)仿真引擎在時(shí)間上獨(dú)立進(jìn)行，并在預(yù)定的周期內(nèi)交換數(shù)據(jù)，稱為協(xié)同仿真步長(zhǎng)(dt)。

Saber與Simulink協(xié)同仿真的采用的同步方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：Simulink用戶接口在仿真期間是活動(dòng)的和可訪問(wèn)的，當(dāng)Simulink端需要時(shí)能夠有效采樣。

本文通過(guò)隨附的示例介紹Saber與Matlab聯(lián)合仿真的操作過(guò)程。我們使用的SaberRD版本為2019.06，Matlab版本為2018b。

二、 示例簡(jiǎn)介

示例文件為throttle_controller.rar壓縮包。解壓后內(nèi)容如下：

其中：

1、Matlab_ini文件是該工程對(duì)應(yīng)的Saber算法工程文件

2、Only_Saber是使用Saber算法實(shí)現(xiàn)的仿真工程，用于比對(duì)。

3、Saber_Matlab_ini是Saber和Saber聯(lián)合仿真初始工程，需要將Saber算法導(dǎo)入Saber仿真工程。

4、Saber_Matlab_ini_final是Saber和Saber聯(lián)合仿真最終工程，可以實(shí)現(xiàn)Saber和Matlab的聯(lián)合仿真。

5、Saber_use_model_form_Matlab_export是將Simulink模型轉(zhuǎn)換成Saber模型后的Saber工程，該工程仿真時(shí)不依賴于Simulink，獨(dú)立調(diào)用Saber仿真器。

三、 Only_Saber工程演示

在Only_Saber工程中，controller_Saber算法由Saber實(shí)現(xiàn)，工程文件如下：

打開(kāi)throttle_control_system_saber.ai_dsn工程如下：

controller_Saber 模型如下：

對(duì)throttle_control_system_Saber.ai_dsn電路進(jìn)行0s~20s瞬態(tài)仿真，打開(kāi)Contrl_out（即controller_Saber模型輸出）輸出結(jié)果如下：

四、 Saber和Simulink聯(lián)合演示

第一步：設(shè)置Matlab工作路徑

打開(kāi)Matlab2018b，點(diǎn)擊“設(shè)置路徑”，在彈窗中點(diǎn)擊“添加文件夾”，輸入“Saber_Matlab_ini”工程所在目錄，點(diǎn)擊“選擇文件夾”如下：

下圖中框起來(lái)的路徑即為工作路徑，點(diǎn)擊“保存”，如下圖所示：

第二步：在Saber中配置Matlab接口

打開(kāi)SaberRD2018.09軟件，在model菜單中，打開(kāi)Matlab配置對(duì)話框，如下圖：

在“Simulink Cosimulation Tool”對(duì)話框中選擇 “edit-Matlab-Setup”，如下圖所示：

如下圖，選擇Simulink 9.5版本，Matlab install Root選擇所在電腦安裝的安裝路徑，Matlab Work Directory選擇Matlab工作路徑。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“OK”。

選擇Edit-Matlab-Start

此時(shí)在Matlab work路徑下會(huì)生成如下文件：

設(shè)置好后，關(guān)閉對(duì)話框。

第三步：打開(kāi)Saber算法文件

打開(kāi)“C:UsersGT_yqDesktopthrottle_controllerSaber_Matlab_ini”路徑下的“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，如下圖：

打開(kāi)后如下圖所示：

第四步：添加Sabercosim模塊

打開(kāi)“C:Program FilesMATLABR2018bwork（Matlab2018b軟件安裝路徑）”路徑下的SaberCosim模塊，并拖放到“C:UsersGT_yqDesktop throttle_controller Saber_Matlab_ini(工程所在目錄)”下。在仿真工程左側(cè)對(duì)話框中找到SaberCosim模塊，雙擊打開(kāi)，并拖放到“throttle_controller”內(nèi)，如下圖所示：

雙擊Sabercosim，設(shè)置“Number of input signals”為1、“Number of output signals”為3，點(diǎn)擊“OK”，如下圖所示：

第五步：添加scop

在“throttle_controller”內(nèi)點(diǎn)擊“Library Browser（即圖標(biāo)）”打開(kāi)“Saber Library Browser”對(duì)話框，在搜索框搜索“scop”，并將其拖放到“throttle_controller”內(nèi)，如下圖所示：

第六步：添加demux

在“throttle_controller”內(nèi)點(diǎn)擊“Library Browser（即圖標(biāo)）”打開(kāi)“Saber Library Browser”對(duì)話框，找到“demux”，并將其拖放到“throttle_controller”內(nèi)，如下圖所示：

雙擊demux，設(shè)置“Number of outputs”為3，點(diǎn)擊“OK”，如下圖所示：

第七步：保存

按照下圖所示電路連接，連接完成后保存。

如果算法工程不在Saber仿真工程路徑下，將如下四個(gè)文件拷貝到響應(yīng)仿真工程路徑下。

Demo中可以解壓Saber_Matlab_ini壓縮包，將文件拷貝進(jìn)去。

第八步：打開(kāi)Saber_Matlab_ini下的工程

在Saber中打開(kāi)“Saber_Matlab_ini”文件夾中的電路，如下圖所示：

此時(shí)工程中沒(méi)有算法，需要操作關(guān)聯(lián)Simulink算法。

在“Model”選項(xiàng)卡中點(diǎn)擊圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊新建，再點(diǎn)擊圖標(biāo)，選擇“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，點(diǎn)擊打開(kāi)，如下圖所示：

可以看到如下界面，已經(jīng)打開(kāi)了“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，保存后點(diǎn)擊圖標(biāo)放置器件，如下圖所示：

繪制最終電路如下，保存并進(jìn)行仿真。

第九步：運(yùn)行仿真

在Simulate選項(xiàng)卡中設(shè)置0s~2s瞬態(tài)仿真，仿真步長(zhǎng)1us，如下圖所示：

運(yùn)行仿真，仿真結(jié)果如下所示：

五、 其它說(shuō)明

Saber與Simulink協(xié)同仿真也有一定的不足:

1、仿真器之間沒(méi)有錯(cuò)誤控制。

2、對(duì)于連續(xù)或非周期的系統(tǒng)，仿真中需要在Saber與Simulink中設(shè)定足夠小的相同仿真步長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)仿真的數(shù)據(jù)交互。