制导控制系统半实物仿真总体方案设计及集成联试

半实物仿真作为一个大型分布式仿真系统,其总体方案的设计优劣和集成联试的是否顺利,直接影响了系统性能指标的表现和建设目标的实现。归纳总结了总体方案设计的工作内容,分析了实时性、兼容性、扩展性和安全性的性能要求;给出了包括功能层次、运行机制和结构组成在内的典型半实物仿真系统总体方案;概括了仿真系统的集成联试内容,总结了典型系统的集成联试步骤,给出了系统验收测试的内容和系统可信度评估方法。

基于“仿真—半实物仿真—实物”三阶段开发流程的DAB变换器实验探索与研究

该文以双有源桥DC-DC变换器为对象,详细分析了变换器在三重移相调制下的两种数学模型,又基于这两种数学模型提出了对应的电感电流优化控制策略,搭建了包含MATLAB/Simulink仿真平台、StarSim半实物仿真平台和实物平台的三阶段实验平台,在平台中通过实验验证了优化控制策略的可行性和有效性。所设计的三阶段开发流程能够加深学生对电力电子领域相关知识的理解,逐步提升学生的理论分析能力、仿真验证能力和实践操作能力。

雷达制导半实物仿真目标速度控制算法优化

针对末制导雷达半实物仿真试验中回波模拟质量问题,分析了时统不一致对回波模拟信噪比的影响,通过改进的中值滤波算法,优化了射频仿真系统中目标速度控制算法,有效消除了重帧、丢帧对回波信号的影响,大大提升了回波信噪比,保证了射频半实物仿真系统仿真结果的可信度。

基于半实物仿真工厂的化工生产技术课程教学改革实践研究

针对现行高职院校化工生产技术课程教学内容情境性不强、教学方法学生主体地位体现不够、考核评价体系数字化程度不足等问题,将半实物仿真工厂引入课程教学中,通过在其营造的“实装、实岗、实操”的职业情境中优化课程教学内容、教学方法和评价体系,推动课程的教学效果。

半实物仿真实验在电气类专业教学中的实践与思考

电气类专业开展半实物仿真实验是培养学生实践能力的一种新模式。分析新工科背景下电气类专业教学中普遍存在的问题,采用半实物仿真实验开展实践教学探索。实践表明,半实物仿真实验可有效提高学生解决复杂工程问题的能力和科研创新能力,是新工科背景下人才培养的新途径。

基于半实物仿真工厂的化工制图课程思政和美育探析

针对新工科背景下高校教育的首要任务及化工制图课程教学中目前所存在的主要问题,文章以学校所建立的半实物仿真智慧工厂为基础,参照案例式教学方法,积极探索课程教学改革。根据课程教学内容特点,将其进行模块化改革,突显各模块之间的区别和联系,提高课程教学内容的逻辑性。通过理论联系实际,深入挖掘各教学模块中所蕴藏的思政和美育元素,将各元素有机融入课程教学内容中,实现课程教学与五育协同并进,从而完成立德树人这一根本任务。实践教学表明,这种改革激发了学生的学习兴趣,提高了学习效率,为新时代卓越工程师的培养奠定了基础。

成像制导导弹试验鉴定半实物仿真系统设计与应用

围绕陆军常规红外成像制导导弹试验鉴定仿真实验需求,对仿真系统进行了特点分析,设计了红外成像制导导弹试验鉴定半实物仿真实验系统。解决了系统通用化设计、异构通讯数据快速迭代开发、高辐射红外干扰双通道耦合仿真、高精度定时与时间同步、复杂战场环境生成等关键技术。通过典型反坦克和直升机机载导弹等试验,进行了应用验证。系统可用于红外成像制导导弹鉴定仿真实验,为武器系统实战化考核、极限边界性能和抗干扰性能试验等提供有力支撑。

一种分布式协同拦截制导方法及半实物仿真验证

针对考虑速度大范围时变的多拦截弹集群协同拦截问题,提出了一种基于距离协同的、可自由配置弹间通信数量的分布式协同制导方法。其中,基于扩张函数将弹目距离协同转化为期望速度前置角的求解,能够更好地适应拦截弹大范围速度变化,结合比例导引设计了动态逆控制器实现对期望速度前置角的有效跟踪。同时构建了集群半实物仿真系统,在三种不同场景下进行了集群半实物仿真试验。试验结果表明,本文所提算法能够有效提高多拦截弹集群的同时命中效果,验证了协同制导算法的有效性和鲁棒性。

综合航电系统半实物仿真技术研究

随着航空技术的不断进步,综合航电系统的复杂性和集成度日益提高,对其研发、测试和维护提出了更高要求。其中,机载设备的性能和作战能效评估至关重要。为了在地面进行有效评估机载航电性能和飞机的作战能效,文章分析了传统仿真方法的局限性,并探讨了半实物仿真技术在综合航电系统中的应用优势。进而,文章提出了一种基于半实物仿真技术的综合航电系统仿真方法,通过构建虚实结合的仿真环境,实现对系统的全面仿真和测试。实验结果表明,该方法具有可行性和有效性,拥有良好的实时性和准确性,为综合航电系统的研发和测试提供了新的解决方案。因此,综合航电系统的半实物仿真技术发展前景广阔,有望在未来的航空电子领域发挥重要作用。

电液阀故障气动半实物仿真平台设计

针对阀口独立电液阀故障诊断与状态感知功能开发需求,设计搭建了一种基于高速开关阀与低惯量气缸驱动的高频阀芯-电磁铁加载与故障半实物仿真试验平台,并对试验台性能进行了初步测试。该仿真平台通过PWM信号驱动高速开关阀控制双作用气缸活塞杆位移与输出力,调控加载于阀芯比例电磁铁的模拟工况,实现电液阀阀内故障的半实物模拟。试验平台基于ARM平台建立,集成了场效应驱动电路与位移传感器、拉压力传感器与电流传感器等感知元件,可完成对模拟工况下阀芯的动态特征的捕捉。初步试验结果表明,通过设置不同PWM驱动信号可实现阀芯加载力调节、实现阀芯卡滞模拟,验证了平台功能。

导弹飞控系统快速控制原型开发及半实物仿真系统方案研究

介绍了一种飞控系统快速控制原型软硬件设计方案,该方案兼顾了数学仿真和半实物仿真两大功能;通过RT-LAB软件和通用硬件平台(工控机和数据采集板卡等)实现了将基于Matlab/Simulink开发的制导律和控制律数字仿真模型直接加载到快速控制原型机上实时运行,参与半实物仿真试验,使算法在飞控计算机工程样机硬件实现之前就可以达到比较完善的程度;并为飞控软件的设计、改进以及参数的优化提供了试验依据;实际应用表明,该快速控制原型和半实物仿真系统具有很好的实时性和可靠性,同时具有良好的通用性和扩展性。

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。

基于半实物仿真的效能评估系统设计

针对通信系统的效能评估提出了一种半实物仿真系统的设计及实现方式,综合分析了国外半实物仿真系统的发展状况和研究成果。提出了一种可行的半实物仿真系统的总体框架和系统组成,详述了半实物仿真系统中核心设备—节点云模拟器和电台半实物仿真设备的设计和实现思路,最后描述了以此半实物仿真系统为基础构建的通信系统效能评估系统,并给出系统所具备的测试能力。

激光半主动制导武器半实物仿真系统能量链研究

半实物仿真技术为制导导弹提供了精确、可控和可重复的试验条件,针对激光制导武器半实物仿真系统的工作特点,重点分析了影响半实物仿真精度的激光能量链特性。研究了影响激光能量传输的主要因素,包括气象条件、目标反射系数以及弹目距离等,建立了理论模型及计算方法。结合实战条件下导引头接收到的功率密度的对比,进行了半实物仿真条件下激光能量链的计算,为激光制导武器半实物仿真系统设计提供了理论依据。

面向战术互联网半实物仿真的子网接入方法

半实物仿真技术是大规模通信网络性能研究的重要手段,可很好地实现仿真精度和评估成本之间的均衡。现有半实物仿真平台/技术实现真实子网的接入时需要对接入设备的协议进行解析,限制了其在战术互联网半实物仿真测试中的应用。提出一种基于QualNet真实子网接入的网络半实物仿真方法,通过构建真实-虚拟网关映射表的方式将真实网络与虚拟网络进行无缝连接,解决真实网络、虚拟网络之间数据交互的路由寻址问题,实现在无需对真实设备的路由协议解析下接入真实子网。仿真实验结果表明:此半实物仿真接口消除了对接入真实子网的路由协议限制;为构建真实子网接入的网络半实物仿真系统提供了行之有效的途径,进一步完善、丰富了网络半实物仿真在战术互联网研究中的应用。

四旋翼无人机可视化半实物仿真平台研究

四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用。而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数。为提高飞行控制算法开发时的效率,设计并实现了一种四旋翼无人机可视化半实物仿真平台。利用MATLAB实时视窗系统搭建了平台的主框架,将四旋翼无人机的惯性导航传感器及电机控制系统融入平台之中。并且利用了开源飞行模拟软件FlightGear,及对虚拟地球仪软件Google Earth的二次开发,为仿真平台增添了无人机位置、姿态以及航迹的三维可视化显示功能。实验结果表明,该平台运行稳定可靠。

基于实时网络的半实物仿真集成平台研究

半实物仿真试验是制导武器系统研制过程的重要手段。半实物仿真集成平台的构建是对原有仿真系统的扩充和升级,集成平台包括了DOS、Windows 2000和LABVIEW RT三种操作系统,反射内存和广播内存两类实时通讯网络。介绍了集成平台的硬件构成和主要设备功能,解决了半实物仿真集成平台中的实时网络性能指标测试、实时数据采集和LABVIEW RT下利用反射内存进行实时数据传输、实时网络接口计算机设计等关键技术问题。目前,该半实物仿真集成平台已经成功运用于某制导武器的半实物仿真试验中。

一种新型水下航行器半实物仿真系统的实现

针对水下航行器控制系统高精度仿真的需要,给出了由AD/RTS仿真机、三轴转台、水压仿真器和视景仿真工作站组成的仿真系统的总体设计,完成了由反射内存实时网络互连的三个平台的实时通信程序开发,研究了Simulink和C/C++混合编程技术并建立了航行器模块化仿真模型,已完成了系统调试。结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性要求,对于水下航行器研制具有重要的应用价值。

基于dSPACE半实物仿真技术的伺服控制研究与应用

半实物仿真是一种针对实际过程的实时仿真技术,它可将需要的实际受控对象放置在仿真系统回路中进行仿真研究,可对控制参数进行在线调参,改善实际系统的性能。本文介绍了基于dSPACE的半实物仿真技术,利用MATLAB/Simulink的系统建模方法和dSPACE系统的软硬件环境,完成了对足球机器人伺服控制系统的研究与开发,获得了满意的效果。

一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台研究和实现

在分析了当前系统仿真语言和仿真软件的一些不足之后，采用了虚拟现实技术，提出了一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台。首先确定了该平台的功能和目标；然后研究了其拓扑结构，提出了面向对象的仿真系统软件开发模式，并给出了仿真的一般步骤；最后对涉及到的关键技术进行了阐述。实验系统证明：在这个平台上，可以快速灵活的开发分布式半实物仿真系统。