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多单片机并行分布式仿真系统的研究

王向文  
【摘要】: 随着人们对仿真对象精度的要求越来越高,仿真技术也不断发展,由传统的串行仿真向并行仿真发展,由单机仿真向分布式仿真发展。多机并行分布式仿真系统已经成为新的研究热点。 轮机模拟器是一种对实船机舱设备进行功能模拟的装置。机舱设备中含有大量复杂的对象,例如主推进动力装置、锅炉与蒸汽系统和船舶电站等,使得模拟器仿真系统需要花费大量时间对仿真算法进行运行和调度,很难兼顾仿真的实时性和逼真度。所以利用多机系统对复杂对象进行仿真,将单一对象拆分成几个部分,各部分并行工作,最终通过数据交换实现整个对象的实时仿真。这种用硬件仿真代替软件仿真的方法可以降低复杂对象的仿真时间提高实时性,这也就是单板多单片机并行分布式仿真系统的研究意义。 本文对于单板上的多单片机并行分布式仿真系统进行了初步的研究,设计制作了一块并行分布式仿真支撑系统实验板,并选用船舶柴油发电机组作为仿真对象,验证单板多单片机并行分布式仿真系统的可行性。 本文首先介绍了系统总体设计方案。其次介绍了系统硬件的设计与实现,多个单片机之间的通信是通过访问外部存储器实现的。然后对船舶柴油发电机组建模,并在MATLAB中进行仿真。最后介绍了系统软件的设计与实现,包括I2C总线通信和RS—485串口通信的设计等,并在实验板上对系统进行仿真,将柴油发电机组分解成几部分,每个单片机负责一部分计算任务,最终通过数据交换,完成整个系统的仿真,并将结果返回上位机。最终的仿真结果验证了单板多单片机并行分布式仿真系统的可行性。


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