樊智勇，張 同，劉 濤

(1.中國(guó)民航大學(xué) 工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300 2.中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300300)

0 引言

多電飛機(jī)采用電力作動(dòng)方式為飛機(jī)操縱、環(huán)控、液壓、燃油、起落架等系統(tǒng)供能，大大改善飛機(jī)的可靠性與靈活性[1]。為了進(jìn)一步對(duì)多電飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行綜合化研究，需要使用不同專(zhuān)業(yè)仿真軟件建立相應(yīng)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，為了融合多領(lǐng)域仿真數(shù)據(jù)，采用DDS(data distribution service)[2-4]總線作為通信中間件進(jìn)行模型間的數(shù)據(jù)交互，從而保證分布式仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與交互性。由于機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)復(fù)雜且分布在不同仿真節(jié)點(diǎn)上，在對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)查看與修改時(shí)，需要分別在各仿真節(jié)點(diǎn)的子模型中進(jìn)行操作控制，過(guò)程繁瑣，降低機(jī)電系統(tǒng)集成測(cè)試效率；而且傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)需要通過(guò)代碼定制開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)任務(wù)需求或者被控對(duì)象一旦發(fā)生更改時(shí)，需要專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)人員重新進(jìn)行開(kāi)發(fā)，工作量大、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高[5]。組態(tài)監(jiān)控軟件界面直觀、可操作性強(qiáng)[6]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)過(guò)程監(jiān)控，并在很多工業(yè)生產(chǎn)線以及各類(lèi)監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛使用，如導(dǎo)彈測(cè)控工程[7]、新型支線客機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[8]等。

將組態(tài)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于基于DDS的飛機(jī)分布式仿真系統(tǒng)中，不僅可以靈活配置監(jiān)控界面以及用戶關(guān)注參數(shù)，將仿真結(jié)果以圖表、曲線、動(dòng)畫(huà)等多種方式顯示出來(lái)，使操作人員更加直觀地監(jiān)控機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及精確掌握機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，而且當(dāng)飛機(jī)仿真模型功能結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或者擴(kuò)展新的功能時(shí)，只需做部分修改，不會(huì)嚴(yán)重影響組態(tài)監(jiān)控的整體架構(gòu)，這將大大有利于整體系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的運(yùn)行維護(hù)，提高不同構(gòu)型下飛機(jī)分布式仿真系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證效率，具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。

1 分布式仿真組態(tài)監(jiān)控框架設(shè)計(jì)

1.1 基于DDS的分布式仿真平臺(tái)

分布式仿真平臺(tái)采用Matlab/Simulink、AMESim、FlightSIM等專(zhuān)業(yè)仿真軟件分別建立了飛機(jī)液壓、燃油、起落架、防除冰等機(jī)電子系統(tǒng)模型，在系統(tǒng)集成仿真過(guò)程中每個(gè)分布節(jié)點(diǎn)采用DDS作為通信中間件，進(jìn)行大量、實(shí)時(shí)和高效的數(shù)據(jù)傳輸[9-10]。該仿真平臺(tái)主要由仿真設(shè)計(jì)運(yùn)行管理環(huán)境、并行分布式解算環(huán)境兩部分組成，其中仿真設(shè)計(jì)運(yùn)行管理環(huán)境主要包括仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊和仿真運(yùn)行管理模塊，負(fù)責(zé)完成對(duì)仿真模型的封裝、配置和管理；并行分布式解算環(huán)境主要包括DDS總線、仿真主、子引擎和模型接口。各仿真模型接口通過(guò)調(diào)用嵌入接口內(nèi)部的仿真子引擎，將仿真模型與DDS總線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)多個(gè)仿真任務(wù)的并行運(yùn)算。

1.2 組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)

組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)分為組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境與組態(tài)運(yùn)行環(huán)境，支持與數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及將設(shè)備底層數(shù)據(jù)與組態(tài)界面上的圖元進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接，通過(guò)定義I/O變量實(shí)現(xiàn)與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中I/O變量需定義數(shù)據(jù)交換屬性、采樣頻率、規(guī)定數(shù)據(jù)在組態(tài)界面的最大值、最小值、ID和變量名稱(chēng)等信息，然后將I/O端口變量與組態(tài)界面中的組件通過(guò)表達(dá)式、動(dòng)畫(huà)、腳本等方式建立動(dòng)態(tài)鏈接，當(dāng)用戶對(duì)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入時(shí)，則輸入的值自動(dòng)賦給同其關(guān)聯(lián)的變量，并自動(dòng)刷新與此變量關(guān)聯(lián)的組件顯示[11]。組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境將配置好的圖形界面統(tǒng)一生成圖形資源文件xdg與屬性配置文件xml供組態(tài)運(yùn)行環(huán)境加載顯示，其中xml配置文件包含變量與組件之間的各種動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)信息。

1.3 分布式仿真組態(tài)監(jiān)控總體框架

通過(guò)在組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)上設(shè)計(jì)各機(jī)電系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控界面，以及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)行管理模塊驅(qū)動(dòng)組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)從DDS總線上獲取不同仿真子模型的仿真數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)畫(huà)面動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)現(xiàn)在組態(tài)監(jiān)控界面中對(duì)分布在不同節(jié)點(diǎn)仿真模型的運(yùn)行控制與實(shí)時(shí)調(diào)參，分布式仿真組態(tài)監(jiān)控整體框架如圖1所示。

圖1 基于DDS的分布式仿真平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

2 組態(tài)監(jiān)控接口設(shè)計(jì)

2.1 接口設(shè)計(jì)功能

數(shù)據(jù)接口模塊負(fù)責(zé)與組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)搭建的組態(tài)監(jiān)控界面I/O端口進(jìn)行鏈接，同時(shí)初始化、控制界面組件與DDS中的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行交互等。平臺(tái)根據(jù)模型端口輸入、輸出關(guān)系定義了Output、Input、Signal、Parameter 4種變量類(lèi)型，其中Output為向外界輸出的數(shù)據(jù)，Input為從外界獲取的數(shù)據(jù)，Signal為支持在線監(jiān)視的數(shù)據(jù)，Parameter為支持在線修改的數(shù)據(jù)。組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)該數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)這4類(lèi)端口變量進(jìn)行訂閱，并通過(guò)靜態(tài)框、圖表等方式監(jiān)測(cè)模型Output、Signal端口變量，同時(shí)對(duì)Input、Parameter端口變量進(jìn)行發(fā)布，通過(guò)編輯框、按鈕等操作寫(xiě)入Input、Parameter端口變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的實(shí)時(shí)調(diào)參與運(yùn)行控制。為了便于組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)在DDS的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中進(jìn)行端口信息匹配，需對(duì)模型端口變量定義唯一標(biāo)識(shí)符，包括端口類(lèi)型、名稱(chēng)、ID、數(shù)據(jù)類(lèi)型等，其中端口命名規(guī)則一般為模型名稱(chēng)_組件含義_端口類(lèi)型，如ATA28_CTR_TEMP_OUT為燃油系統(tǒng)中央油箱油溫輸出端口，ATA27_FLAP_POS_SIG為飛行高升力系統(tǒng)襟翼位置信號(hào)端口，F(xiàn)LISIM_IAS_IN為飛行環(huán)境模型的空速激勵(lì)數(shù)據(jù)輸入端口等。

2.2 數(shù)據(jù)交互過(guò)程

將可視化組件與端口變量通過(guò)表達(dá)式、腳本等方式進(jìn)行綁定，使其與DDS數(shù)據(jù)傳輸相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收顯示。分布式協(xié)同仿真平臺(tái)與組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互過(guò)程分為發(fā)布過(guò)程和訂閱過(guò)程，它是由發(fā)布端、訂閱端、全局?jǐn)?shù)據(jù)空間三者共同交互完成的。

當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)模型作為發(fā)布端發(fā)布主題信息時(shí)：

1) 通過(guò)域參與者工廠participatent factory的CreateDomain participatent創(chuàng)建域參與者participatent，一般為分布在各仿真節(jié)點(diǎn)的機(jī)電子系統(tǒng)，如ATA32_MLG主起落架系統(tǒng)；

2)通過(guò)CreateDomain Publisher和CreateDDSTopic創(chuàng)建發(fā)布者P和主題T，并通過(guò)SetDataType()注冊(cè)要發(fā)布參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如ATA32_MLG系統(tǒng)發(fā)布功率輸出端口信息ATA32_MLG_POWER _OUT，其中端口名稱(chēng)為主題名稱(chēng)；

3) 發(fā)布者P通過(guò)CreateDatawriter創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入者DW，數(shù)據(jù)寫(xiě)入者DW將要發(fā)布消息的主題以及可以提供的QoS寫(xiě)入到全局?jǐn)?shù)據(jù)空間中；

發(fā)布成功后DW進(jìn)入阻塞狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到本節(jié)點(diǎn)有滿足訂閱者訂閱的主題數(shù)據(jù)時(shí)，激活數(shù)據(jù)寫(xiě)入者將數(shù)據(jù)發(fā)送給組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)上。

當(dāng)組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)節(jié)點(diǎn)作為訂閱端訂閱主題信息時(shí)：

1) 通過(guò)域參與者工廠participatent factory的CreateDomain participatent創(chuàng)建域參與者participatent，如起落架監(jiān)控界面LandingGear；

2)通過(guò)CreateDomain Subscriber和CreateDDSTopic創(chuàng)建訂閱者S和主題T，并通過(guò)SetDataType()注冊(cè)要訂閱參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如與ATA32_MLG_POWER _OUT端口變量綁定的文本框要接收主起落架功率輸出數(shù)據(jù)；

3) 訂閱者S 通過(guò)CreateDatareader創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)讀取者DR和數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)者Listener，數(shù)據(jù)讀取者DR將要訂閱的主題信息與QoS發(fā)送到全局?jǐn)?shù)據(jù)空間中，接著DR進(jìn)入“等待接收數(shù)據(jù)”的狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)則通過(guò)回調(diào)函數(shù)激活數(shù)據(jù)讀取者進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)。

基于DDS的發(fā)布訂閱過(guò)程如圖2所示。

圖2 DDS發(fā)布/訂閱過(guò)程

2.3 接口模塊設(shè)計(jì)

基于RTI_DDS的分布式仿真平臺(tái)與組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相關(guān)函數(shù)進(jìn)行封裝，形成組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的通用接口HMIDataDll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)該接口與DDS分布式仿真平臺(tái)中的模型端口變量進(jìn)行發(fā)布訂閱操作。

組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的I/O變量是針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以類(lèi)的形式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，每個(gè)類(lèi)具有自己的屬性與方法，每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)一種變量類(lèi)型并與操作管理程序完好的封裝在一起。在接口設(shè)計(jì)時(shí)，定義 SignalElement類(lèi)對(duì)應(yīng)模型全部Output、Input、Signal、Parameter端口變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)對(duì)DDS總線中所有屬于SignalElement類(lèi)的數(shù)據(jù)執(zhí)行讀取操作；定義ParameterElement類(lèi)對(duì)應(yīng)模型全部Input、Parameter端口變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)對(duì)DDS總線中所有屬于ParameterElement類(lèi)的數(shù)據(jù)執(zhí)行寫(xiě)入操作。

接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為3個(gè)階段：

1) 組態(tài)顯示初始化階段：通過(guò)調(diào)用HMIDataInit(const char *strPrjName)函數(shù)進(jìn)行仿真工程初始化，調(diào)用int Analysis xml()/nwf()/xdg()/tagxml()等函數(shù)加載仿真工程配置文件xml、網(wǎng)絡(luò)表文件nwf、圖形資源文件xdg、組件與變量連接文件tagxml等，以獲取模型仿真信息，包括仿真工程名稱(chēng)及路徑、仿真起始時(shí)間、模型解算步長(zhǎng)、模型名稱(chēng)、端口變量名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型等信息，并生成與模型端口一致的變量列表；獲取組態(tài)界面中所有組件屬性信息；獲取組件與端口變量綁定參數(shù)信息；當(dāng)DDS總線返回HMIDataDLL Initialize Success函數(shù)，表明動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)初始化成功。

2) 組態(tài)顯示階段：仿真開(kāi)始時(shí)，組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用int HMISqlData()函數(shù)獲取當(dāng)前DDS總線的仿真時(shí)間，調(diào)用int HMIGenData(const char *strVarName, int nValueType, void *sVar, void *dValue)函數(shù)獲取DDS總線中仿真子引擎寫(xiě)入的模型端口參數(shù)并存儲(chǔ)到變量列表中，其中const char *strVarName為仿真變量名稱(chēng)，int nValueType為變量數(shù)據(jù)類(lèi)型，void *sVar為變量信息結(jié)構(gòu)體，包含變量的模型ID、變量類(lèi)型、變量ID、變量維度、監(jiān)視選項(xiàng)和初值等信息，void *dValue為返回當(dāng)前變量的仿真數(shù)據(jù)。組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)將讀取的數(shù)據(jù)存放到變量列表中，根據(jù)工程定時(shí)執(zhí)行腳本設(shè)置的數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣以及畫(huà)面刷新。當(dāng)在組態(tài)界面輸入控制指令或者模型參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，調(diào)用int HMITraData(const char *strVarName, int nValueType, void *sVar, void *dValue)函數(shù)將數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入DDS總線中，參數(shù)含義同上，此時(shí)仿真子引擎將仿真數(shù)據(jù)傳遞給相應(yīng)仿真模型端口，然后發(fā)送設(shè)置成功指令給仿真主引擎，仿真主引擎告知仿真運(yùn)行管理環(huán)境設(shè)置成功，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的實(shí)時(shí)調(diào)參與運(yùn)行控制。

3) 組態(tài)顯示結(jié)束階段：調(diào)用HMI結(jié)束函數(shù)int HMIDataClose()，關(guān)閉總線接口，釋放所占用的資源。

多電飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)分布式仿真的組態(tài)監(jiān)控過(guò)程如圖3所示，首先在分布式仿真平臺(tái)中設(shè)計(jì)系統(tǒng)仿真模型，配置模型參數(shù)信息，包括模型端口名稱(chēng)、端口數(shù)據(jù)類(lèi)型、端口數(shù)據(jù)初值、行數(shù)與列數(shù)等；其次在對(duì)仿真模型完成設(shè)計(jì)后，初始化所有輸入輸出端口，明確輸入輸出端口個(gè)數(shù)；然后判斷是否有模型描述文件生成，若有，則進(jìn)入仿真，等待仿真子引擎與主引擎進(jìn)行控制流、指令流的交互，并觸發(fā)模型進(jìn)行解算，若無(wú)，則模型轉(zhuǎn)至空，結(jié)束仿真，其中模型描述文件是在模型編譯完成時(shí)生成的文件，包含了所有仿真模型端口信息；最后等待模型一次解算完成，仿真子引擎通過(guò)模型接口獲取模型輸出端口數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到DDS總線中，此時(shí)通過(guò)DDS的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)匹配，組態(tài)運(yùn)行環(huán)境通過(guò)數(shù)據(jù)接口中的功能函數(shù)獲取總線中的指定端口數(shù)據(jù)，并傳送到變量管理模塊的變量列表中，驅(qū)動(dòng)組態(tài)界面的動(dòng)態(tài)顯示與數(shù)據(jù)更新，同理當(dāng)組態(tài)監(jiān)控界面進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或者發(fā)布控制指令時(shí)，組態(tài)運(yùn)行環(huán)境調(diào)用功能函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)布到DDS總線中，通過(guò)DDS的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)匹配，仿真子引擎獲取模型參數(shù)或控制指令，將其寫(xiě)入仿真模型端口變量或控制模型運(yùn)行狀態(tài)。

圖3 仿真模型監(jiān)控框架圖

其中仿真模型解算線程如圖4所示。

圖4 仿真模型解算線程圖

組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境在仿真模型運(yùn)行時(shí)，通過(guò)加載組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境搭建好的圖形資源xdg文件與界面配置xml文件還原組態(tài)監(jiān)控界面元素，以及明確需要從DDS總線中發(fā)布訂閱的具體端口變量，通過(guò)DDS中間件匹配model ID、name，port ID、name，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等信息的端口變量，若發(fā)現(xiàn)匹配成功的信息，則獲取DDS總線中的數(shù)據(jù)至變量列表并驅(qū)動(dòng)界面組件動(dòng)畫(huà)顯示。

3 機(jī)電系統(tǒng)組態(tài)建模

通過(guò)上述設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)接口，基于DDS的分布式仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以文本、曲線、動(dòng)畫(huà)等方式監(jiān)控分布在不同節(jié)點(diǎn)的仿真模型端口變量的變化情況，由于篇幅原因，下面以飛機(jī)主起落架收放系統(tǒng)為例說(shuō)明組態(tài)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

3.1 飛機(jī)主起落架收放系統(tǒng)仿真模型

參考某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)手冊(cè)，分布式仿真平臺(tái)建立的主起落架收放系統(tǒng)模型主要由旁通閥、收放控制閥、上位門(mén)鎖作動(dòng)器、起落架鎖作動(dòng)器、支撐桿下位鎖作動(dòng)器、邊側(cè)桿鎖作動(dòng)器、門(mén)收放作動(dòng)器、起落架收放作動(dòng)器等功能設(shè)備組成，并由中央液壓系統(tǒng)提供能源，通過(guò)AMESim模型通用接口將其集成到分布式仿真平臺(tái)中與其他模型進(jìn)行聯(lián)合仿真。該模型一共有33個(gè)輸入、輸出端口，其中該模型提供的可以在DDS中傳輸?shù)亩丝谧兞咳绫?所示。

表1 主起落架收放系統(tǒng)模型端口變量

3.2 飛機(jī)主起落架收放系統(tǒng)組態(tài)建模

利用組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的可視化圖形編輯界面、腳本編輯、趨勢(shì)處理等功能設(shè)計(jì)所需組件，參照飛行手冊(cè)以及仿真模型進(jìn)行界面合理布局，直觀顯示起落架收放系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。首先利用模型庫(kù)中的單向閥、節(jié)流孔、作動(dòng)筒、兩位三通電磁換向閥、三位四通電磁換向閥等組件進(jìn)行不同組合搭配，定義系統(tǒng)中的上位鎖作動(dòng)器、阻力桿下位鎖作動(dòng)器、側(cè)拉下位鎖作動(dòng)器、主起落架收放作動(dòng)器、艙門(mén)上位鎖作動(dòng)器、主起控制閥、主起艙門(mén)控制閥、艙門(mén)應(yīng)急操作閥等功能設(shè)備，然后設(shè)置管路連接中央液壓能源系統(tǒng)以及主起落架系統(tǒng)的各組件設(shè)備，用于表示其能量流動(dòng)關(guān)系，其中管路填充色為藍(lán)色、線寬為4 mm，動(dòng)畫(huà)定時(shí)為100 ms。將界面組件定義唯一ID號(hào)并與變量列表中的對(duì)應(yīng)端口變量建立動(dòng)畫(huà)鏈接，如建立如下條件表達(dá)式ATA32_MLG_SBDLKA_POS_SIG*200表示將邊側(cè)桿下位鎖作動(dòng)器控件與仿真模型的ATA32_MLG_SBDLKA_POS_SIG端口變量建立鏈接，設(shè)置最小值0、最大值100等參數(shù)，將端口變量計(jì)算后得出的數(shù)值作為控件動(dòng)態(tài)反應(yīng)的條件值，同理設(shè)置其他作動(dòng)器、控制閥與對(duì)應(yīng)端口變量的動(dòng)態(tài)鏈接。設(shè)置窗口界面刷新頻率為2 ms/次，在界面右上角的起落架系統(tǒng)功率曲線按鈕設(shè)置左鍵抬起動(dòng)畫(huà)，將其與曲線監(jiān)控界面進(jìn)行鏈接，以便監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功率輸出趨勢(shì)。建立的組態(tài)模型如圖5所示，圖中以3種不同類(lèi)型的矩形框與橢圓表示仿真模型的3個(gè)端口變量在組態(tài)界面中與相應(yīng)組件的對(duì)應(yīng)顯示關(guān)系。

圖5 主起落架收放系統(tǒng)監(jiān)控模型

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

分布式仿真平臺(tái)共有28個(gè)飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)子模型，有1 647個(gè)模型端口變量，如圖6所示，在組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)上搭建了飛機(jī)液壓、燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)、環(huán)控、供配電系統(tǒng)為單位的組態(tài)監(jiān)控界面，將界面組件與對(duì)應(yīng)端口變量建立鏈接，將仿真參數(shù)以變色、閃爍、動(dòng)畫(huà)等方式顯當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)接口可以在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面中以仿真和飛行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可以在系統(tǒng)原理圖中直觀觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的工況；以文本、曲線、儀表等方式實(shí)時(shí)顯示機(jī)電系統(tǒng)端口變量的參數(shù)變化，包括飛行高度、空速、油門(mén)、油量、溫度、功率等參數(shù)；支持頁(yè)面切換操作，通過(guò)點(diǎn)擊各個(gè)按鈕，可以鏈接到對(duì)應(yīng)監(jiān)控界面；支持參數(shù)設(shè)定與運(yùn)行控制操作，通過(guò)在編輯框內(nèi)輸入?yún)?shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真模型的參數(shù)調(diào)整以及當(dāng)在控制面板進(jìn)行操作時(shí)，可以對(duì)仿真模型進(jìn)行運(yùn)行控制等，實(shí)現(xiàn)在同一界面中以多種方式監(jiān)測(cè)不同節(jié)點(diǎn)、不同模型的參數(shù)信息，監(jiān)控效果如圖7所示。

圖6 模型端口變量

圖7 集成驗(yàn)證總圖

圖8為起落架系統(tǒng)模型的功率輸出曲線，其中左側(cè)為分布式仿真平臺(tái)中的AMESim仿真模型功率輸出，右側(cè)為組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)監(jiān)測(cè)的功率輸出。由圖8可知輸出曲線趨勢(shì)一致，表明組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)接收仿真模型的數(shù)據(jù)并進(jìn)行準(zhǔn)確顯示。

圖8 起落架系統(tǒng)模型的功率輸出

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)研究DDS通信機(jī)制以及組態(tài)監(jiān)控技術(shù)，設(shè)計(jì)

了分布式仿真平臺(tái)與組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口，建立了主起落架收放系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控原理圖，充分利用DDS數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的實(shí)時(shí)性、高效性以及組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)良好的圖形界面，大幅縮短監(jiān)控界面設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真平臺(tái)上由不同專(zhuān)業(yè)仿真軟件建立的28個(gè)飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)子模型中1 647個(gè)模型端口變量的組態(tài)化顯示與運(yùn)行控制，直觀顯示各個(gè)系統(tǒng)模型的狀態(tài)變化，改變了以往只能在指定仿真節(jié)點(diǎn)的仿真軟件中以單一方式進(jìn)行參數(shù)查看與調(diào)整，有利于用戶更好的理解飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)、調(diào)配系統(tǒng)性能參數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)集成與擴(kuò)展等，提高了飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的集成測(cè)試效率與操作便捷性。