实时半实物仿真是计算机仿真技术的重要分支领域,其在各种仿真系统中的置信度最高。当前应用得比较多的实时半实物仿真平台普遍存在通用性不强、建模不方便或者仿真交互困难等情况。Simulink是国际上十分流行的动态系统建模仿真工具,能应用于涉及工程和数学的许多领域,其强大的图形建模功能极大地提高了仿真应用的开发效率。但Simulink自身不支持实时仿真,也缺少一些针对具体半实物仿真应用的外部实物接口。因此,为了充分利用基于Simulink的仿真应用成果并发挥其强大的图形建模优势,研究开发基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台具有十分重要的意义。论文针对Simulink动态系统建模仿真缺乏实时性保障和图形建模缺少外部实物接口模块的不足,在综合分析实时半实物仿真特点的基础上,对基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的关键技术进行了深入分析和研究。主要工作和创新包括:1.仿真回路中的外部实物是半实物仿真系统的重要组成部分,为外部实物提供接入仿真系统的接口是支持半实物仿真所必须的。论文针对Simulink缺少半实物仿真应用外部实物接口的问题,在研究了Simulink图形建模特性的基础上,提出了采用S-函数模块集成硬件驱动提供外部实物接口的解决方案。该方案使Simulink图形建模增加了实物接口,方便了半实物仿真应用的开发,提高了开发效率。2.实时性控制是实时仿真平台的核心部分,直接关系到实时仿真系统所能达到的实时性能。论文针对Simulink代码生成工具生成的模型C代码缺少实时性控制问题,提出了基于带有实时控制的模板文件实现模型C代码自动转换的方法,并设计实现了带有实时控制的工程文件模板和源代码文件模板。采用该方法可在模型C代码中自动增加实时控制部分,从而实现基于Simulink模型仿真的实时性控制。3.仿真数据实时显示和存储是实时半实物仿真的重要方面,其实现基础是实时进程与非实时进程间的数据交换。论文针对实时进程与非实时进程间建立大的共享内存区影响系统性能和稳定性的问题,提出了基于缓冲队列的高效数据转存算法。该算法不仅很好地实现了进程间大量数据的高速交换而且保证了系统的性能和稳定性。4.仿真交互是人参与到仿真回路的重要方式,能有效地提高仿真效率;仿真运行参数的修改与重新设定是仿真交互的重要内容。论文针对Simulink模型代码没有提供仿真交互功能的问题,提出了基于参数配置文件的仿真交互方法并对参数配置文件格式进行了优化。该方法实现了仿真交互功能,提高了仿真效率。在上述基础上,设计实现了集图形建模、实物接口、实时仿真运行及控制、仿真交互、仿真数据实时显示以及仿真结果事后分析于一体的实时半实物仿真平台。该平台能有效支持实时半实物仿真应用的开发与运行,已经在实际项目中得到了成功应用并且达到了良好的实时性能。