Matlab/SIMULINK开发工具的建模与实现

        今天，无论是OEM机械制造业还是大型过程控制项目对于机器自动化程度的需求在不断提高，对于自动化系统的开发需求也越来越苛刻。除了产品系列的变化，还包括功能需求的变化以及适用生产范围的变化，而这些变化有时候往往跨度较大，工程师们必须面对各种变化的需求设计开发出不同的产品和系统方案。

        如何使得机器的设计更加自动化？这是一个非常值得探讨的问题。目标、对象、方法与工具是能够更好完成项目的关键，谁能够提供这样的自动化功能并用实际的应用来证明？什么方式更为清晰？什么工具更为有效？——这些如何与自动化更好的结合，使机器的设计更加自动化？

V型模式
        V型模式是由需求分析、规范说明、概要设计、详细设计、编码、单元测试、集成测试、系统测试、验收测试等多个环节构成，并且在V字型的横向上一一对应，如：验收测试对应与需求分析阶段的内容，系统测试则对应于规范说明单元的内容，集成测试对应于概要设计的内容……。

        V型开发模式提供了一个很好的软件项目开发与测试的模型，使整个项目更为清晰有序地进行，并且严格地控制了软件项目的质量。

        自上世纪80年代后期V型开发模式开始被广泛使用。在德国，采用V型模式做为软件开发与测试的标准模式，在奥地利与瑞典等国家，V型模式同样作为一个重要的标准与规范而广为使用。目前，V型模式已经广泛应用于汽车制造业、电力行业的水轮机、汽轮机设计与风力发电机组、大型变压器、工程机械与港口机械以及军事领域的太空探测器、雷达、定位系统等。

MATLAB/SIMULINK集成在V型开发模式中
        目前，由Mathworks公司提供的MATLAB/SIMULINK是最为广泛使用的建模与软件测试工具。B&R系统同样也支持Matlab/SIMULINK仿真模型的导入，它将仿真模型导入到Automation Studio这个开发工具中，使仿真系统可以在B&R控制器上进行硬件的仿真及系统功能的测试。

        Matlab/SIMULINK可按系统内在的物理关联设计完整的复杂系统，可使传感器、控制器、机械单元、操作机构等构成一个整体。系统的各个组成部分在Matlab/SIMULINK中是以模块化的方式来构建的，可调用各种标准控制模型或自定义控制模型。各模型间相互关联成为一个整体，并通过仿真过程得到优化的系统参数。通过自动代码生成的功能，Matlab/SIMULINK的仿真模型可生成工程实例的代码，这种代码的效率可与人工代码相媲美，这就是为什么Matlab/SIMULINK被广泛使用的原因。

带来的益处
        1.自动代码生成，节省开发周期
        对于复杂算法的设计，自动代码生成是比较具有吸引力的。因为复杂的算法必须是一个经过测试的算法模型，通过人工编写的代码，可能需要反复的调试才能使用，而通过Matlab/SIMULINK生成的代码是使用经过无数次测试的代码生成器得出的代码，具有极高的可用性，并且通过MATLAB/SIMULINK提供的代码只需要较少的调试时间。

        2.系统仿真测试可直接应用于控制器
        如果仿真的结果不能直接连到控制器中进行测试，而需要重新编写代码，就会造成人工的巨大浪费。而如果控制器可以直接接收来自MATLAB/SIMULINK的测试代码，那么就可以节省很多时间。

        3.系统测试可以降低实际机器调试的成本
        对于机械系统而言，尤其是新机型的开发，如印刷机的调试，需要使用很多纸张或印刷材料。像包装机械、轮胎机械，都意味着需要巨大的调试成本。但通过仿真后的测试则会大量地降低调试成本，更重要的是，有些测试不仅仅是需要巨大的成本，还需要有时机——例如：在风力发电项目中遇到恶劣天气而引发的Safety动作，这个时机指的是现场并非随时都能获得25级风力，这就是为什么F1要投入巨大的费用在风洞测试上。

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