PC-based real-time simulation has b

PC-based real-time simulation has been used to develop other power sources emulators, such as the solar array voltage esti-mator presented in [25], and hardware-in-the-loop applications like the one presented in [26].

The proposed implementation is based on the Real-Time Windows Target, which is a rapid prototyping software by MathWorks that permits to execute complex system models in real-time with the Simulink external mode [27,28]. Real-Time Windows Target uses a real-time kernel that runs at CPU ring zero and intercepts the interruption from the PC clock before the MS-Windows operating system receives it. This PC-based kernel then uses such an interruption to trigger the execution of the model code compiled in the Real-Time Workshop from Matlab. Therefore, the kernel is able to give the highest priority to the real-time application, while the Real-Time Windows Target provides a connection between the real-time code and the model representation in Simulink external mode. In addition, the real-time model can interact with physical devices through a data acquisition board. Fig. 2 shows the block diagram of the emulator including the offline code generation sequence.

The real-time capability of a processing system based on the Real-Time Windows Target has been validated by acquiring an analog input using the data acquisition card (DAQ) and writing the acquired value to an analog output channel. The Simulink settings adopted for the tests consider the fourth order Runge-Kutta (RK4) formula integration technique with a step size of 1 ms, while Microsoft Visual C++ 6.0 has been used for the offline C code compiling procedure. Fig. 3 reports a 23 ls delay between the input and output signals in the experiment, which is acceptable since the emulator model oper-ates in the milliseconds range, being the delay two orders of magnitude smaller.

Fig. 4 describes the experimental test bench used to validate the proposed emulator, where the fuel cell model is pro-cessed by means of the Real-Time Windows Target, and a DAQ allows to control a power supply to interact with the load or devices under test. The FC emulator also measures the environmental temperature to provide a more realistic emulation of the fuel cell. Although other solutions for implementing the emulator power stage are possible [1], the use of the program-mable power source Electronika Delta SM 1500 has been adopted because it is robust and versatile, and interacting with it is very simple. The acquisition card NI PCI6024E takes the input current given by the power source and the room temperature. The measurement of the emulator current is given by the power source through its programming analog port, where it is provided a [0–5] V signal that is proportional to the output current. The temperature is measured by means of a LM35, which provides a voltage output proportional to the temperature expressed in Celsius degrees, and such a signal is amplified by a LM324 instrumentation amplifier. The current and temperature values are delivered to the built-in real-time fuel cell model to calculate the set-point for the output voltage of the power source. This value is scaled within [0–5] V to define the power source voltage through the DAQ and the analog port of the programmable power source. Fig. 5 shows the real-time fuel cell model interface developed in Simulink, where there are also observed the DAQ input/output blocks, the scopes used to visu-alize and store the emulation data, and the switches adopted to choose between real-time data acquisition or reproduction of a pre-loaded current and/or temperature profile. Finally, the emulator operation only requires to turn-on both Simulink and Electronika Delta SM 1500 power source, load the real-time model of Fig. 5, connect the load or device to be tested, and start the real-time simulation.

Kết quả (Việt) 1:

Máy tính dựa trên thời gian thực mô phỏng đã được sử dụng để phát triển các emulators khác nguồn điện, chẳng hạn như esti điện thế năng lượng mặt trời mảng-mator trình bày trong [25], và ứng dụng phần cứng trong vòng như một trình bày trong [26].Việc thực hiện đề xuất dựa trên mục tiêu thời gian thực Windows là một phần mềm prototyping nhanh chóng bởi MathWorks có giấy phép để thực hiện mô hình hệ thống phức tạp trong thời gian thực với Simulink ngoài mode [27,28]. Thời gian thực cửa sổ mục tiêu sử dụng một hạt nhân thời gian thực chạy lúc CPU vòng zero và chặn gián đoạn từ đồng hồ máy tính trước khi hệ điều hành MS Windows sẽ nhận được nó. Hạt nhân dựa trên máy tính này sau đó sử dụng gián đoạn gây ra thực hiện mô hình mã biên soạn thảo thời gian thực từ Matlab. Vì vậy, hạt nhân có cho ưu tiên cao nhất cho các ứng dụng thời gian thực, trong khi mục tiêu thời gian thực Windows cung cấp một kết nối giữa các mã thời gian thực và đại diện các mô hình trong chế độ ngoài Simulink. Ngoài ra, các mô hình thời gian thực có thể tương tác với các thiết bị vật lý thông qua một hội đồng thu nhận dữ liệu. Hình 2 cho thấy sơ đồ khối của bộ mô phỏng bao gồm trình tự các thế hệ diễn đàn mã.Thời gian thực khả năng của một hệ thống xử lý dựa trên thời gian thực cửa sổ mục tiêu đã được xác nhận bằng cách mua lại một analog đầu vào bằng cách sử dụng thẻ mua lại dữ liệu (DAQ) và viết các giá trị được mua cho một kênh analog đầu ra. Cài đặt Simulink áp dụng cho các bài kiểm tra xem xét đơn đặt hàng thứ tư Runge-Kutta (RK4) công thức tích hợp kỹ thuật với kích thước bước 1 ms, trong khi Microsoft Visual C ++ 6.0 đã được sử dụng cho mã C offline được biên dịch thủ tục. Hình 3 báo cáo một sự chậm trễ 23 ls giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra trong thử nghiệm là chấp nhận được kể từ khi các mô hình mô phỏng oper-ates trong dãy mili giây, là sự chậm trễ hai đơn đặt hàng của cường độ nhỏ hơn.Hình 4 mô tả thí nghiệm thử nghiệm ghế được sử dụng để xác nhận giả lập được đề xuất, nơi mẫu tế bào nhiên liệu là cessed chuyên nghiệp bằng phương pháp thời gian thực cửa sổ mục tiêu, và một DAQ cho phép để kiểm soát nguồn cung cấp điện để tương tác với tải hoặc thiết bị dưới kiểm tra. Giả lập FC cũng đo nhiệt độ môi trường để cung cấp một mô phỏng thực tế hơn của các tế bào nhiên liệu. Mặc dù các giải pháp khác cho việc thực hiện giai đoạn điện mô phỏng được thể [1], việc sử dụng các nguồn năng lượng chương trình-mable Electronika Delta SM 1500 đã được thông qua bởi vì nó là mạnh mẽ và linh hoạt, và tương tác với nó là rất đơn giản. Mua thẻ NI PCI6024E sẽ đưa đầu vào hiện tại được đưa ra bởi nguồn năng lượng và nhiệt độ trong phòng. Đo lường của các mô phỏng hiện tại được đưa ra bởi nguồn năng lượng thông qua các cổng của nó lập trình tương tự, nơi nó được cung cấp một [0-5] V các tín hiệu tỉ lệ hiện tại đầu ra. Nhiệt độ được đo bằng một LM35, cung cấp một sản lượng điện áp tỷ lệ thuận với nhiệt độ thể hiện trong c độ, và một tín hiệu được khuếch đại bởi một LM324 thiết bị khuếch đại. Các giá trị hiện tại và nhiệt độ được phân phối đến các mô hình được xây dựng trong các tế bào nhiên liệu thời gian thực để tính toán điểm đặt ở cấp điện áp đầu ra của nguồn điện. Giá trị này được thu nhỏ trong [0-5] V để xác định điện áp nguồn điện qua DAQ và cổng analog của nguồn năng lượng lập trình. Hình 5 cho thấy các tế bào nhiên liệu thời gian thực giao diện mô hình phát triển tại Simulink, nơi có được cũng quan sát thấy DAQ đầu vào/đầu ra các khối, các phạm vi ghi sử dụng để visu-alize và lưu trữ các mô phỏng dữ liệu, và các thiết bị chuyển mạch được thông qua phải lựa chọn giữa thu thập dữ liệu thời gian thực hoặc sao chép một cấu hình hiện tại và/hoặc nhiệt độ được nạp sẵn. Cuối cùng, các hoạt động mô phỏng chỉ đòi hỏi phải turn-on Simulink và Electronika Delta SM 1500 điện nguồn, tải mẫu hình 5, thời gian thực, kết nối tải hoặc các thiết bị để được kiểm tra và bắt đầu mô phỏng thời gian thực.

Kết quả (Việt) 2:

Mô phỏng thời gian thực dựa trên PC đã được sử dụng để phát triển các nguồn năng lượng giả lập khác, chẳng hạn như điện áp mảng năng lượng mặt trời ESTI-mator trình bày trong [25], và các ứng dụng phần cứng-in-the-loop như một trong những trình bày trong [26].

Việc thực hiện được đề xuất dựa trên thời gian thực của Windows Target, mà là một phần mềm tạo mẫu nhanh của MathWorks cho phép để thực hiện mô hình hệ thống phức tạp trong thời gian thực với các chế độ bên ngoài Simulink [27,28]. Real-Time của Windows Mục tiêu sử dụng một hạt nhân thời gian thực mà chạy ở CPU nhẫn không và chặn sự gián đoạn từ đồng hồ máy tính trước khi hệ điều hành MS-Windows nhận nó. Hạt nhân dựa trên PC này sau đó sử dụng một sự gián đoạn đó để kích hoạt thực thi mã mô hình biên soạn trong Hội thảo Thời gian thực từ Matlab. Vì thế, hạt nhân có khả năng cung cấp cho các ưu tiên cao nhất cho các ứng dụng thời gian thực, trong khi thời gian thực của Windows tiêu cung cấp một kết nối giữa các mã thời gian thực và các đại diện mô hình ở chế độ bên ngoài Simulink. Ngoài ra, các mô hình thời gian thực có thể tương tác với các thiết bị vật lý thông qua một bảng thu thập dữ liệu. Sung. 2 cho thấy sơ đồ khối của bộ mô phỏng bao gồm trình tự thế hệ mã ẩn.

Khả năng thời gian thực của hệ thống xử lý dựa trên thời gian thực của Windows tiêu đã được xác nhận bằng cách mua lại một đầu vào tương tự bằng cách sử dụng thẻ thu thập dữ liệu (DAQ) và văn bản giá trị mua vào một kênh đầu ra analog. Các thiết lập Simulink được áp dụng để kiểm tra xem xét thứ tự Runge-Kutta (RK4) kỹ thuật tích hợp công thức thứ tư với một kích thước bước của 1 ms, trong khi Microsoft Visual C ++ 6. 0 đã được sử dụng cho các mã ẩn C biên dịch thủ tục. Sung. 3 báo cáo một sự chậm trễ 23 ls giữa các tín hiệu đầu vào và đầu ra trong thí nghiệm, đó là chấp nhận được kể từ khi mô hình giả lập oper-ates trong mili giây dao, là sự chậm trễ hai đơn đặt hàng của các cường độ nhỏ hơn.

Sung. 4 mô tả băng ghế dự bị kiểm tra thử nghiệm được sử dụng để xác nhận các giả lập đề xuất, nơi mà các mô hình tế bào nhiên liệu là pro-cessed bằng phương tiện của thời gian thực của Windows Target, và một DAQ cho phép kiểm soát một nguồn cung cấp năng lượng để tương tác với tải trọng hoặc các thiết bị thử . Các FC giả lập cũng đo nhiệt độ môi trường để cung cấp một mô phỏng thực tế hơn của pin nhiên liệu. Mặc dù các giải pháp khác để thực hiện giai đoạn quyền lực giả lập là có thể [1], việc sử dụng các nguồn năng lượng chương trình Mable Electronika Delta SM 1500 đã được thông qua vì nó là mạnh mẽ và linh hoạt, và tương tác với nó là rất đơn giản. Thẻ mua NI PCI6024E mất dòng đầu vào cho bởi các nguồn năng lượng và nhiệt độ phòng. Phép đo các giả lập hiện tại được đưa ra bởi các nguồn điện thông qua cổng lập trình tương tự của nó, nơi nó được cung cấp một [0-5] tín hiệu V đó là tỷ lệ thuận với sản lượng hiện tại. Nhiệt độ được đo bằng phương tiện của một LM35, cung cấp một sản lượng điện áp tỷ lệ với nhiệt độ thể hiện bằng độ C, và một tín hiệu được khuếch đại bởi một bộ khuếch đại LM324 thiết bị đo đạc. Các giá trị hiện tại và nhiệt độ được gửi đến các mô hình tế bào nhiên liệu thời gian thực được xây dựng trong tính toán điểm thiết lập cho điện áp đầu ra của nguồn điện. Giá trị này được thu nhỏ lại trong vòng [0-5] V để xác định các nguồn điện áp thông qua các DAQ và cổng analog của các nguồn năng lượng có thể lập trình. Sung. 5 cho thấy thời gian thực mô hình tế bào nhiên liệu giao diện phát triển trong Simulink, nơi có cũng được quan sát thấy các khối DAQ đầu vào / đầu ra, phạm vi sử dụng để visu-alize và lưu trữ các dữ liệu thi đua, và thiết bị chuyển mạch thông qua để lựa chọn giữa thời gian thực dữ liệu mua lại hoặc tái tạo một hồ sơ hiện hành và / hoặc nhiệt độ cài sẵn. Cuối cùng, các hoạt động giả lập chỉ yêu cầu để turn-on cả Simulink và Electronika Delta nguồn điện SM 1500, tải các mô hình thời gian thực của hình. 5, kết nối tải hoặc thiết bị được thử nghiệm, và bắt đầu mô phỏng thời gian thực. 5 cho thấy thời gian thực mô hình tế bào nhiên liệu giao diện phát triển trong Simulink, nơi có cũng được quan sát thấy các khối DAQ đầu vào / đầu ra, phạm vi sử dụng để visu-alize và lưu trữ các dữ liệu thi đua, và thiết bị chuyển mạch thông qua để lựa chọn giữa thời gian thực dữ liệu mua lại hoặc tái tạo một hồ sơ hiện hành và / hoặc nhiệt độ cài sẵn. Cuối cùng, các hoạt động giả lập chỉ yêu cầu để turn-on cả Simulink và Electronika Delta nguồn điện SM 1500, tải các mô hình thời gian thực của hình. 5, kết nối tải hoặc thiết bị được thử nghiệm, và bắt đầu mô phỏng thời gian thực. 5 cho thấy thời gian thực mô hình tế bào nhiên liệu giao diện phát triển trong Simulink, nơi có cũng được quan sát thấy các khối DAQ đầu vào / đầu ra, phạm vi sử dụng để visu-alize và lưu trữ các dữ liệu thi đua, và thiết bị chuyển mạch thông qua để lựa chọn giữa thời gian thực dữ liệu mua lại hoặc tái tạo một hồ sơ hiện hành và / hoặc nhiệt độ cài sẵn. Cuối cùng, các hoạt động giả lập chỉ yêu cầu để turn-on cả Simulink và Electronika Delta nguồn điện SM 1500, tải các mô hình thời gian thực của hình. 5, kết nối tải hoặc thiết bị được thử nghiệm, và bắt đầu mô phỏng thời gian thực. các hoạt động giả lập chỉ yêu cầu để turn-on cả Simulink và Electronika Delta nguồn điện SM 1500, tải các mô hình thời gian thực của hình. 5, kết nối tải hoặc thiết bị được thử nghiệm, và bắt đầu mô phỏng thời gian thực. các hoạt động giả lập chỉ yêu cầu để turn-on cả Simulink và Electronika Delta nguồn điện SM 1500, tải các mô hình thời gian thực của hình. 5, kết nối tải hoặc thiết bị được thử nghiệm, và bắt đầu mô phỏng thời gian thực.