Saber與Matlab聯合仿真的操作過程介紹

一、 概述

我們知道，Saber軟件在一開始就提供了與Matlab/Simulink的聯合仿真功能，工程師們可以在Simulink中驗證設計中的軟件部分，同時在Saber中驗證設計的硬件部分，從而實現軟硬件設計驗證的完美統一。

聯合仿真是通過SaberHDL仿真器和Simulink之間的接口實現的，它允許用戶進行交互式設計仿真。Saber協同仿真接口提供以下功能:

1、SaberRD和Simulink仿真算法的耦合。

2、提供用戶界面，支持從Saber模型自動生成MAST模板和SaberRD符號。

Saber聯合仿真接口是通過仿真引擎之間的同步通信方法啟用的。在同步協同仿真方法中，每個仿真引擎在時間上獨立進行，并在預定的周期內交換數據，稱為協同仿真步長(dt)。

Saber與Simulink協同仿真的采用的同步方法具有以下優點：Simulink用戶接口在仿真期間是活動的和可訪問的，當Simulink端需要時能夠有效采樣。

本文通過隨附的示例介紹Saber與Matlab聯合仿真的操作過程。我們使用的SaberRD版本為2019.06，Matlab版本為2018b。

二、 示例簡介

示例文件為throttle_controller.rar壓縮包。解壓后內容如下：

其中：

1、Matlab_ini文件是該工程對應的Saber算法工程文件

2、Only_Saber是使用Saber算法實現的仿真工程，用于比對。

3、Saber_Matlab_ini是Saber和Saber聯合仿真初始工程，需要將Saber算法導入Saber仿真工程。

4、Saber_Matlab_ini_final是Saber和Saber聯合仿真最終工程，可以實現Saber和Matlab的聯合仿真。

5、Saber_use_model_form_Matlab_export是將Simulink模型轉換成Saber模型后的Saber工程，該工程仿真時不依賴于Simulink，獨立調用Saber仿真器。

三、 Only_Saber工程演示

在Only_Saber工程中，controller_Saber算法由Saber實現，工程文件如下：

打開throttle_control_system_saber.ai_dsn工程如下：

controller_Saber 模型如下：

對throttle_control_system_Saber.ai_dsn電路進行0s~20s瞬態仿真，打開Contrl_out（即controller_Saber模型輸出）輸出結果如下：

四、 Saber和Simulink聯合演示

第一步：設置Matlab工作路徑

打開Matlab2018b，點擊“設置路徑”，在彈窗中點擊“添加文件夾”，輸入“Saber_Matlab_ini”工程所在目錄，點擊“選擇文件夾”如下：

下圖中框起來的路徑即為工作路徑，點擊“保存”，如下圖所示：

第二步：在Saber中配置Matlab接口

打開SaberRD2018.09軟件，在model菜單中，打開Matlab配置對話框，如下圖：

在“Simulink Cosimulation Tool”對話框中選擇 “edit-Matlab-Setup”，如下圖所示：

如下圖，選擇Simulink 9.5版本，Matlab install Root選擇所在電腦安裝的安裝路徑，Matlab Work Directory選擇Matlab工作路徑。設置完成后點擊“OK”。

選擇Edit-Matlab-Start

此時在Matlab work路徑下會生成如下文件：

設置好后，關閉對話框。

第三步：打開Saber算法文件

打開“C:UsersGT_yqDesktopthrottle_controllerSaber_Matlab_ini”路徑下的“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，如下圖：

打開后如下圖所示：

第四步：添加Sabercosim模塊

打開“C:Program FilesMATLABR2018bwork（Matlab2018b軟件安裝路徑）”路徑下的SaberCosim模塊，并拖放到“C:UsersGT_yqDesktop throttle_controller Saber_Matlab_ini(工程所在目錄)”下。在仿真工程左側對話框中找到SaberCosim模塊，雙擊打開，并拖放到“throttle_controller”內，如下圖所示：

雙擊Sabercosim，設置“Number of input signals”為1、“Number of output signals”為3，點擊“OK”，如下圖所示：

第五步：添加scop

在“throttle_controller”內點擊“Library Browser（即圖標）”打開“Saber Library Browser”對話框，在搜索框搜索“scop”，并將其拖放到“throttle_controller”內，如下圖所示：

第六步：添加demux

在“throttle_controller”內點擊“Library Browser（即圖標）”打開“Saber Library Browser”對話框，找到“demux”，并將其拖放到“throttle_controller”內，如下圖所示：

雙擊demux，設置“Number of outputs”為3，點擊“OK”，如下圖所示：

第七步：保存

按照下圖所示電路連接，連接完成后保存。

如果算法工程不在Saber仿真工程路徑下，將如下四個文件拷貝到響應仿真工程路徑下。

Demo中可以解壓Saber_Matlab_ini壓縮包，將文件拷貝進去。

第八步：打開Saber_Matlab_ini下的工程

在Saber中打開“Saber_Matlab_ini”文件夾中的電路，如下圖所示：

此時工程中沒有算法，需要操作關聯Simulink算法。

在“Model”選項卡中點擊圖標，在彈出的對話框中點擊新建，再點擊圖標，選擇“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，點擊打開，如下圖所示：

可以看到如下界面，已經打開了“THROTTLE_CONTROLLER.mdl”文件，保存后點擊圖標放置器件，如下圖所示：

繪制最終電路如下，保存并進行仿真。

第九步：運行仿真

在Simulate選項卡中設置0s~2s瞬態仿真，仿真步長1us，如下圖所示：

運行仿真，仿真結果如下所示：

五、 其它說明

Saber與Simulink協同仿真也有一定的不足:

1、仿真器之間沒有錯誤控制。

2、對于連續或非周期的系統，仿真中需要在Saber與Simulink中設定足夠小的相同仿真步長，以實現仿真的數據交互。