● 摘要
实时仿真成为近些年来系统仿真的新热点，基于MATLAB/RTW工具生成嵌入式实时仿真代码的思路被认为是开发周期最短、经济价值较高的开发方式，它要求仿真模型必须是嵌入式离散的模型。另一方面为了满足航天器工作可靠性、运行速度以及产品体积小型化的需求，期望在控制系统或信号处理硬件中采用定点算法，所以实现模型数据的定点化，则可生成定点嵌入式的实时代码，这具有很高的工程经济价值。本文对Simulink的工作原理、离散理论、有限状态机基本原理 、定点数据进行了学习，并结合这些理论对MATLAB中的相应工具箱进行了概述。本文以FY-3卫星轨道控制期间的模型为研究对象，采用基于有限状态机理论的Stateflow构建了姿态控制模型，并应用Simulink中的Embedded MATLAB函数和离散化工具搭建出FY-3嵌入式仿真模型。采用定点理论分析了控制系统数据，并在模型中成功地进行了控制系统的定点转换。仿真结果证明定点数据的嵌入式FY-3变轨模型姿态角满足控制指标，其轨道运动规律也是正确的，这说明该工程中控制系统可以采用定点硬件，并为进行实时仿真奠定了基础。由于FY-3模型中控制系统以逻辑运算为主，定点运算的特点并不明显，所以对雷达导引头中的扩展卡尔曼滤波算法进行定点数据转化，可以对定点算法进行更深入地研究。首先从理论上分析了算法和定点数据定义的可行性，并通过仿真模型进行了验证，最后对仿真结果进行滤波误差计算以及反复试验，得出浮点算法滤波的平均精度较小的结论，从而论证了扩展卡尔曼滤波定点算法的可行性。