基于Simulink的飞控基础模型库的设计及生成代码性能优化研究

发布时间：2020-07-03 05:28

【摘要】：随着基于模型开发(MBD,Model-Based Design)设计方式的逐渐成熟,使用基于模型开发的方法来进行飞控系统软件开发也越来越流行。然而基于模型开发的飞控系统自动生成的嵌入式产品代码的运行效率(处理器在环测试的时间效率)普遍远低于手工代码的运行效率,导致其无法达到系统的实时性要求,因此如何提高基于模型的飞控系统自动生成代码的运行效率成为了开发人员关注的热点。本文从该热点出发,从多个方面对影响自动生成代码效率的因素进行分析研究,并提取飞控系统通用基础功能进行优化建模组成了飞控基础模型库。之后基于该模型库重新搭建了飞控控制律并进行优化,自动生成了代码,最后将生成的代码集成到半实物仿真平台进行闭环仿真,将其运行效率与手工代码及优化前模型代码运行效率进行对比,以验证飞控基础模型库及其他优化方法对提高飞控系统自动生成代码运行效率的有效性。研究主要包括以下内容。第一,本文首先分析了飞控系统通用基础功能,给出了飞控基础模型库需求分析以及自动生成代码运行效率优化需求分析,接着对整体方案进行了设计。第二,依照整体方案,本文从模型搭建逻辑优化、平台对代码运行效率的影响以及模型到代码实现过程中的优化三个方向出发进行优化研究。其中模型搭建逻辑优化是从代码运行效率提升的方式反向归纳模型逻辑搭建方式,同时参考了手工编码经验进行优化;Simulink平台对代码运行效率的影响研究分为三个方面:Stateflow编程方式、数据类型和平台生成代码优化配置项;模型到代码实现过程的优化是模型速率转换过程中缓冲区的优化。第三,基于自动生成代码优化关键技术研究,设计并搭建了飞控基础模型库,其中包括空间换时间预处理模块与其他基础功能模块,模型库搭建完成后进行了仿真和测试。之后基于该库搭建了飞控系统进行优化,并自动生成了代码。第四,为了验证飞控基础模型库和缓冲区优化及平台优化配置项能够有效提升模型代码的运行效率,同时也为了验证搭建的飞控系统模型代码是否能满足实时性要求,本文对模型自动生成的代码进行了闭环仿真,从而验证了飞控基础模型库的实时性,解决了基于模型的飞控系统自动生成代码的运行效率远低于手工代码的问题。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V249.1;TP311.52
【图文】：

开发系统,仿真模型

及代码性能优化研究现状域的逐渐扩大，仿真模型种类不断增加，在仿对于仿真模型的要求也越来越高，模型的准确关键因素。然而随着仿真系统规模的增加以及用性和可扩展性也逐渐成为重要指标。模型的通用性和可扩展性，逐渐产生了各种针周枫[18]基于 Simulink 平台，针对船舶柴油机模块化的观念将系统按功能拆分为子系统并使了仿真模型的仿真速度和精度，但是没有应用虑模型运算优化的问题何义方[19]依照模块化系统，各个子系统是按照工作流程以及系统功台运用面向图形模块对象的层次化设计方法建整合优化模型模块，建立系统自定义模块库仿真需要的可视化界面，也是没有关于模型生

效率优化,研究方案,代码

电子科技大学硕士学位论文代码优化配置项除了该研究中的优化项之外还包括其他优化配置项，并基于优化后的模型库重新搭建飞控系统模型，在模型到代码的实现过程行程序空间优化，所以本文的优化效果理论上会优于该研究中的效果，所期优化目标定为不低于 19%，即优化后的模型自动生成代码 WCET 最5ms。总体方案设计.1 代码优化方案设计本文的自动生成代码运行环境是 lambdaTool，编译工具为 GCC，处理werPC。由于飞控系统开发环境各硬件平台配置基本固定，因此对代码运行化是在代码自动生成之前进行的。主要从模型搭建逻辑优化、平台对代码因素分析以及模型缓冲区优化三个方向出发进行研究。本文的代码优化研究方案如下图 2-1：

【参考文献】