電子調速器是柴油機的關鍵部件之一，當實際柴油機及其負載性能發生變化且與調速器設計參數不匹配時，柴油發電機組就無法正常工作，這時需要修改調速器的控制參數。另外，電子調速器在出廠前和維修后都需要進行性能試驗，以設定合適的控制參數滿足其調節性能。在柴油機上直接進行電子調速器的參數整定、性能測試、維修后性能恢復既不安全、又不經濟。進行半物理仿真是調速器進行實際配機試驗之前不可缺少的環節，其工程思路是建立柴油機發電機組全工作范圍動態仿真模型，通過輸入輸出接口電路與電子調速器相連構成一閉環控制系統，從而完成電子調速器的性能測試的相關試驗。

建立柴油發電機組的仿真模型是Simulink的強項。由于半物理仿真系統需要連接特定的硬件設備，仿真程序需要定制人機界面實現參數設置等功能，這部分功能的實現對于Simulink來講則難以完成，而這恰恰是Visual C++(VC)的強項。VC可視化C++編程環境具有強大的硬件控制功能和靈活豐富的人機界面設計功能。但直接采用VC建立柴油發電機組的仿真模型則難度很大。

針對這一問題本文提供一種從Simulink仿真模型平滑過渡到Visual C++集成開發環境的方法。具體實現是在Simulink中建立柴油發電機組的仿真模型，然后通過Matlab實時工作間(RTW)將Simulink仿真模型轉化成可移植的嵌入式C++代碼，最后和Visual C++的項目文件進行整合構成完全獨立運行的實時半物理仿真系統。

2 柴油發電機組模型的構建及半物理仿真系統結構

柴油機的建模一般有2種途徑，一種是數學機理建模，一種是試驗辨識建模。數學機理建模主要從柴油機各部件的原始特性和結構參數入手，根據動力學和熱力學關系方程建立機理模型其建模的工作量大，計算復雜而且為模型的求解帶來一定的難度。試驗辨識建模是根據柴油機試驗臺試驗數據，采用不同的數學擬合方法建立柴油機的數學模型。對于研究電子調速器參數整定以及配機試驗，這里關心柴油機外部性能參數的關系，可以不考慮柴油機內部的熱力過程。只要柴油發電機組仿真模型能較真實地模擬柴油機及其負載特性，則測試結果就能較為真實地反映出電子調速器的實際配機性能。

因此選用試驗辨識建模法，應用BP神經網絡建立柴油機發電機組模型。如圖1所示。MTU396柴油發電機組轉速控制半物理仿真系統的輸人輸出信號，主要有3種類型：

(1)脈寬調制(PWM)信號，即執行機構齒條驅動信號；

(2)頻率信號，即模擬柴油轉速脈沖信號；

(3)開關量信號，即對電子調速器的各種控制信號，如啟動、停止、增速減速控制等。

本系統選用研華的PCI-1780計數器卡，他提供8個16位計數器通道8路數字量輸出和8路數字量輸入，可以滿足上述需要。如圖2所示。

3 半物理仿真系統的實現

3.1 利用RTW生成可移植的C++模型代碼

RTW是Matlab圖形建模和仿真環境Simulink的一個重要的補充功能模塊，簡而言之，他是一個基于Simulink的代碼自動生成環境。他能直接從Simulink的模型中產生優化的，可移植的代碼以加速仿真系統開發的過程和降低研發成本。

RTW能把Simulink模型中的某些參數或信號設置為全局變量，模型自動生成的可執行代碼在目標系統中運行時，可以方便地與Simulink模型交互，實現在線參數調整和信號通訊。利用RTW這種功能，可把模型中需要調整、監測的參數或者信號設置為全局變量。這些變量構成后面所述VC仿真程序中模塊間交互的橋梁。

RTW支持多種目標，所以RTW自動生成C++模型代碼有多種選擇，對于VC而言有3種目標可以選擇：通用實時(GRT)目標、通用實時Malloc(GRTM)目標、嵌入式目標。通用實時(GRT)目標采用實時代碼格式，其內存的分配在編譯時被靜態聲明。通用實時Malloc(GRTM)目標采用實時Malloc代碼格式，他與實時代碼格式非常相似，主要的區別在于實時malloc代碼格式對內存進行動態聲明。嵌入式目標可按嵌入式代碼格式生C++代碼，在運行速度、內存使用量和簡化等方面都進行了優化。嵌入式代碼采用靜態內存分配方式。本文選擇嵌入式目標來自動生成嵌入式代碼。

RTW自動生成的代碼分為2部分：一部分是模型代碼；另一部分是代碼運行界面(run-time interface)。這些代碼被切分成很多源代碼文件，為了管理這個龐大的項目，RTW還為其自動生成一個make文件。用VC打開make文件并編譯，然后將此項目中引用的所有源文件從Matlab安裝目錄中復制出來，并和模型代碼共同組成仿真模型代碼。