實時&非實時綜合應用在多個信號的測量

1： 引言
在工廠或實驗室里，實驗人員需要實時監測某些動態量和狀態量，或用于快速準確的監控某些關鍵的設備，或用于記錄過程，為作以后系統的調整（如算法的修改，參數整定等）做參考。其中一個廣泛試驗是半物理仿真，即所稱謂的硬件在環仿真仿真的核心在算法，配合硬件的輸入輸出，往往要求在確定的時間里完成確定的監測與控制。此時通常采用實時系統。
實時系統是在確定的時間間隔內對來自外部激勵信號完成響應，其中從輸入到輸出的每一循環抖動足夠小，而使每個循環的過程不因為干擾而中斷。實時系統往往要求連續循環進行準確控制，這樣就對運行實時系統的軟硬件環境要求都很高。

設計實時系統的關鍵之一在于所待測信號的特性分析，即合理分布被測對象。哪些信號需要實時監控，哪些信號只是普通的檢測。由于實時系統所控制的量通常很關鍵或者影響到全局的，被測量都是某些特定或者必需的，所以某些非實時被測量都不需要也不應該引入整個系統的實時部分，因為多一個監測量的引入都會影響實時性能。故在多個物理量的監測時候，特別在有實時信號和非實時信號混合監測時候，需要將系統分為實時部分和非實時部分。

實時系統發展很快，編寫實時測試程序的軟件環境著名的有QNX，VxWorks等，LabVIEW RT是National Instrument 公司在基于LabVIEW的Real-Time Module的實時編程環境，其利用LabVIEW的圖形化語言，使得我們能夠快速編寫程序并方便地移植到實時平臺。特別在測量領域，很多工程師都很熟悉LabVIEW編寫測控程序，利用NI LabVIEW Module使得工程師不需要再花費額外的時間學習其他平臺就能開發很好的實時系統。

2：設計平臺和模型介紹
2.1:本文所用的硬件平臺包括NI的PXI平臺、通用PC平臺以及筆記本平臺，采集輸出卡包括基于PXI、PCI和DAQCard的多功能采集卡。PXI平臺是PXI－1002機箱，PXI－8176實時控制器，PXI－6052多功能采集卡；PC平臺是通用PC機和PCI－6014采集卡；筆記本平臺是IBM系列和DAQCard-6062多功能采集卡。

2.2: 本文中所設計軟件平臺是美國國家儀器(NI)推行的LabVIEW7.0以及LabVIEW Real-time 7.0 Module，其中所采用的LabVIEW工具包為Simulation Interface 2.0和Datalogging and Supervisory Module 7.0，同時還采用Mathswork 的Matlab6.5.

2.3: 模型介紹

工廠或者試驗室，很多情況下，需要監控室溫，濕度等環境量，同時機械運作設備中一般都缺不了動力的核心－電動機。實時監測電動機的運行情況在某些情況下是急需的。如何監控好多個信號，然后動態顯示，處理分析，數據記錄，遠程共享數據等需要綜合考慮。

本文利用Matlab中的Simulink Module 開發物理模型來模擬控制對象，模型包括房屋的溫度和供暖氣設備模型，直流電動機的物理模型，然后利用LabVIEW Toolkit之一中的Simulation Interface調用物理模型，結合LabVIEW的通用采集程序，使得這些模型的輸入輸出都是真實的信號，從而來實現半物理仿真環境。