實(shí)時&非實(shí)時綜合應(yīng)用在多個信號的測量

1： 引言
在工廠或?qū)嶒炇依?，?shí)驗人員需要實(shí)時監(jiān)測某些動態(tài)量和狀態(tài)量，或用于快速準(zhǔn)確的監(jiān)控某些關(guān)鍵的設(shè)備，或用于記錄過程，為作以后系統(tǒng)的調(diào)整（如算法的修改，參數(shù)整定等）做參考。其中一個廣泛試驗是半物理仿真，即所稱謂的硬件在環(huán)仿真仿真的核心在算法，配合硬件的輸入輸出，往往要求在確定的時間里完成確定的監(jiān)測與控制。此時通常采用實(shí)時系統(tǒng)。
實(shí)時系統(tǒng)是在確定的時間間隔內(nèi)對來自外部激勵信號完成響應(yīng)，其中從輸入到輸出的每一循環(huán)抖動足夠小，而使每個循環(huán)的過程不因為干擾而中斷。實(shí)時系統(tǒng)往往要求連續(xù)循環(huán)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，這樣就對運(yùn)行實(shí)時系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境要求都很高。

設(shè)計實(shí)時系統(tǒng)的關(guān)鍵之一在于所待測信號的特性分析，即合理分布被測對象。哪些信號需要實(shí)時監(jiān)控，哪些信號只是普通的檢測。由于實(shí)時系統(tǒng)所控制的量通常很關(guān)鍵或者影響到全局的，被測量都是某些特定或者必需的，所以某些非實(shí)時被測量都不需要也不應(yīng)該引入整個系統(tǒng)的實(shí)時部分，因為多一個監(jiān)測量的引入都會影響實(shí)時性能。故在多個物理量的監(jiān)測時候，特別在有實(shí)時信號和非實(shí)時信號混合監(jiān)測時候，需要將系統(tǒng)分為實(shí)時部分和非實(shí)時部分。

實(shí)時系統(tǒng)發(fā)展很快，編寫實(shí)時測試程序的軟件環(huán)境著名的有QNX，VxWorks等，LabVIEW RT是National Instrument 公司在基于LabVIEW的Real-Time Module的實(shí)時編程環(huán)境，其利用LabVIEW的圖形化語言，使得我們能夠快速編寫程序并方便地移植到實(shí)時平臺。特別在測量領(lǐng)域，很多工程師都很熟悉LabVIEW編寫測控程序，利用NI LabVIEW Module使得工程師不需要再花費(fèi)額外的時間學(xué)習(xí)其他平臺就能開發(fā)很好的實(shí)時系統(tǒng)。

2：設(shè)計平臺和模型介紹
2.1:本文所用的硬件平臺包括NI的PXI平臺、通用PC平臺以及筆記本平臺，采集輸出卡包括基于PXI、PCI和DAQCard的多功能采集卡。PXI平臺是PXI－1002機(jī)箱，PXI－8176實(shí)時控制器，PXI－6052多功能采集卡；PC平臺是通用PC機(jī)和PCI－6014采集卡；筆記本平臺是IBM系列和DAQCard-6062多功能采集卡。

2.2: 本文中所設(shè)計軟件平臺是美國國家儀器(NI)推行的LabVIEW7.0以及LabVIEW Real-time 7.0 Module，其中所采用的LabVIEW工具包為Simulation Interface 2.0和Datalogging and Supervisory Module 7.0，同時還采用Mathswork 的Matlab6.5.

2.3: 模型介紹

工廠或者試驗室，很多情況下，需要監(jiān)控室溫，濕度等環(huán)境量，同時機(jī)械運(yùn)作設(shè)備中一般都缺不了動力的核心－電動機(jī)。實(shí)時監(jiān)測電動機(jī)的運(yùn)行情況在某些情況下是急需的。如何監(jiān)控好多個信號，然后動態(tài)顯示，處理分析，數(shù)據(jù)記錄，遠(yuǎn)程共享數(shù)據(jù)等需要綜合考慮。

本文利用Matlab中的Simulink Module 開發(fā)物理模型來模擬控制對象，模型包括房屋的溫度和供暖氣設(shè)備模型，直流電動機(jī)的物理模型，然后利用LabVIEW Toolkit之一中的Simulation Interface調(diào)用物理模型，結(jié)合LabVIEW的通用采集程序，使得這些模型的輸入輸出都是真實(shí)的信號，從而來實(shí)現(xiàn)半物理仿真環(huán)境。