[發明專利]仿真控制系統中的輸入/輸出模塊的系統及方法

無效

• 申請號: 201210080355.7
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102692876A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: R·K·穆泰亞拉普蒂;M·V·S·杜武里;M·H·麥金利;M·R·薩胡
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術領域

本文公開的主旨涉及控制系統，并且具體地涉及仿真控制系統中的輸入/輸出(I/O)模塊。

背景技術

計算機化的控制系統用于控制任何數量的不同類型的系統的操作。例如，可以利用控制系統來控制單機或包括若干機器的復雜系統的操作。

在一些情況下，控制系統被完全自動化并且幾乎不需要用戶交互。在其他情況下，控制系統需要不同程度的用戶交互。在這兩種情況的任一情況下，一定水平的系統仿真可以是可取的，以便向控制系統用戶提供關于如何與它交互或如何測試新的控制算法的訓練。

仿真典型地包括人機界面，其由從控制系統的控制模塊移植到個人計算機或其他計算機的應用代碼驅動。為了完成該仿真，創建基于軟件的模型來饋送輸入到該應用代碼，該基于軟件的模型可來源于正受控的機器或其他裝置的第一原理物理、應用統計、經驗或數據驅動技術或其組合。控制模塊在個人計算機或其他計算機上的仿真有時稱為“虛擬控制器”。該虛擬控制器執行塊件和應用代碼。

目前，模型提供代表在正被仿真的控制系統中存在的I/O組件或卡(在本文中大體上稱為I/O模塊)的輸出的輸入。在一些情況下，這些I/O模塊的輸出代表多個輸入的處理表示。例如，在三模冗余(TMR)系統中，I/O模塊可以接收來自三個不同的傳感器的三個參數(例如，溫度)讀數，并且基于表決程序選擇這些輸入中的一個作為輸出，或形成是這些輸入的混合的輸出。當前的虛擬控制器不包括任何方式來模型化這些I/O模塊的操作，并且如此，未實現系統仿真的某些訓練或測試能力。

發明內容

根據本發明的一個方面，公開了仿真系統，其包括仿真界面、模型化正被仿真的系統的操作并且提供系統模型輸出的系統模型，以及耦合于該仿真界面的虛擬控制器。該方面的虛擬控制器包括：應用層，其接收應用層輸入并且提供輸出給仿真界面；和耦合于該系統模型和該應用層的輸入/輸出(I/O)層。該I/O層包括一個或多個I/O模塊模型，其接收系統模型輸出并且采用與正被仿真的系統中的I/O模塊相同或相似的方式創建應用層輸入。

根據本發明的另一個方面，公開了仿真系統的方法。該方法包括：在計算裝置上創建系統模型，其創建代表由系統中的傳感器做出的測量的值；創建輸入/輸出(I/O)層，其包括由系統中的I/O模塊利用的操作代碼的至少一部分；在I/O層處接收來自系統模型的值；根據操作代碼將從系統模型接收的值轉換為I/O層輸出；以及提供I/O層輸出給應用層，其包括用于系統的控制算法。

根據本發明的再另一個方面，公開了制造物品，其包括存儲計算機可讀程序代碼用于促使系統的仿真的非暫時性存儲介質。該計算機可讀程序代碼包括用于促使計算機進行方法的計算機可讀指令，該方法包括：存儲系統模型，其創建代表由系統中的傳感器做出的測量的值；創建輸入/輸出(I/O)層，其包括由系統中的I/O模塊利用的操作代碼的至少一部分；在I/O層處接收來自系統模型的值；根據操作代碼將從系統模型接收的值轉換為I/O層輸出；以及提供I/O層輸出給應用層，其包括用于系統的控制算法。

這些和其他優勢和特征將通過下列與附圖結合來看的說明變得更明顯。

附圖說明

認作本發明的主旨被特別地指出并且在說明書總結處的權利要求中清楚地要求保護。本發明的前面的和其他特征和優勢通過下列與附圖結合來看的詳細說明是明顯的，這些附圖中：

圖1圖示根據一個實施例的用于提供仿真的系統；

圖2圖示根據一個實施例的形成圖1中示出的系統的組成部分的虛擬控制器的一部分；

圖3是示出根據一個實施例的仿真控制系統的方法的流程圖；

通過示例參照圖，詳細的說明解釋了本發明的實施例連同優勢和特征。

具體實施方式

本發明的實施例具有允許仿真虛擬控制器中的I/O模塊的仿真的技術效果。這樣的仿真可以增強操作者的訓練以及促進控制系統的發展、驗證和證實。

在一些情況下，為了仿真I/O模塊，需要“硬件在回路中(HWTL)”配置。在HTWL配置中，使用實際控制器來代替虛擬控制器。在HWTL配置中仿真系統可能是昂貴并且耗時的。另外，基于HWTL配置，發展操作者訓練仿真器的復雜性(從故障模式的角度來看)和費用必須由終端用戶承擔。這樣的結果在仿真工業中是不太可取的。應該理解，仿真從I/O模塊接收的實際數據是相對平常的。然而，所缺乏的是仿真I/O模塊本身的能力。如此，包括關于I/O模塊中故障模式和表決程序的信息的仿真未被有效地仿真。