新型结构的四旋翼无人机视觉导航半物理仿真平台设计及试验

无人机视觉导航仿真实验能够验证算法的鲁棒性和精确度,加快算法的迭代优化。传统的基于计算机仿真模型的硬件在环仿真实验平台难以复现真实的视觉导航飞行过程,需要设计一种高精度的用于无人机视觉导航试验的半物理仿真平台。根据四旋翼无人机的特性和仿真模型,提出一种新型的由三轴转台和三轴桁架组成的6自由度机械结构,该机械结构可以在4.0 m×2.0 m×1.4 m的三维空间范围内真实地模拟四旋翼无人机的飞行姿态;根据设计的机械结构及其动力学特性,设计基于EtherCAT通讯的控制系统,同时实现真实物理环境飞行姿态模拟与虚拟动画空间同步飞行姿态仿真。测试结果表明:三轴转台的重复定位精度达到0.006°,三轴桁架的重复定位精度达到0.033 mm,动态误差精度达到0.04°和0.4 mm;通过室内外对比试验验证了仿真平台的有效性,表明仿真平台可满足高精度无人机视觉导航模拟的需求。

空间延迟容忍网络半物理仿真平台的设计和实现

空间延迟容忍网络(DTN)架构通过"存储—携带—转发"等功能可以有效地支持具有长时延、高误码率、链路频繁通断等特性的深空通信网络。由于深空通信方面应用的实验不易搭载测试,于是,搭建准确可信的半物理仿真平台对深空通信任务的设计进行仿真论证是非常必要的。提出了支持各种特定的深空通信任务仿真的空间DTN半物理仿真平台。本仿真平台为深空通信新理论、技术等提供地面仿真与验证,为开展深空通信应用研究提供了分析工具以及测试手段。

基于飞控半物理仿真平台的1553B总线调度方法

1553B总线广泛应用于国内外航空电子系统。在简要介绍1553B总线通信的基础上,对1553B总线在飞控半物理仿真平台中实现总线数据调度、监视、存储及终端模拟等功能进行了详细的说明。目标机采用Vx Works实时操作系统,给出软件典型模块的设计方法,该设计方法提高了总线数据传输效率,显著减小总线负载率。仿真结果显示,1553B总线调度软件在飞控半物理仿真平台中有效实现预定功能,工作性能稳定,为研究1553B总线在其他半物理仿真平台中的应用和移植提供参考。

基于半物理仿真平台的风力机PID控制研究

针对变速变桨风力机组的特点,基于风力机半物理仿真平台,根据建立的组合风速模型及风力机不同的运行区域,研究了考虑机械传递、阻尼等因素的风力机PID控制方法,并进行了实验验证。结果表明,真实物理平台实验更能体现风力机的机械特性,建立的PID控制方法也较为贴近真实风机的控制特性。

基于RT-LAB半物理仿真平台的永磁同步电机控制及谐波抑制技术

硬件在环(HIL)仿真技术相较于传统的全离线仿真技术,是伺服控制领域、电传动系统设计中的一种全新的测试理念及仿真技术。本文介绍了RT-LAB半物理仿真平台的组成,以及永磁同步电机控制使用到的逆变控制策略和调制策略。采用的控制策略主要包括MTPA及弱磁控制,采用的调制策略主要包括SPWM方式及SHEPWM方式。利用RT-LAB半物理仿真平台搭建的永磁同步电机实时仿真平台,可以进行控制算法、调制算法的半物理仿真验证。同时,利用永磁同步电机角度补偿策略提出二次谐波抑制算法,并进行了半物理仿真验证。结果表明:加入二次谐波抑制算法后,中间直流母线电压二次谐波含量有明显降低,逆变器输出电流总谐波含量也有较大改善。

基于半物理仿真平台的激光惯导算法验证方法

传统车载激光惯导算法验证方式需要消耗大量的人力物力,而且算法性能的评估结果受各种外界因素影响较大,针对上述问题,提出基于实验室半物理仿真平台的激光惯导算法验证方法,并搭建了该仿真平台。研究表明,基于实验室半物理仿真平台的激光惯导算法验证方法相比传统算法验证方法具有快捷、简单、准确、客观等诸多优点。

无人机故障注入与故障诊断实时仿真平台研制

对无人机故障注入与故障诊断实时仿真平台的功能模块进行划分和描述,构建仿真系统的框架。在VxWorks环境下建立无人机故障注入与故障诊断半物理实时仿真平台。利用该平台可以进行飞行控制、故障注入与故障诊断等不同的仿真任务,同时各模块相对独立,有较好的移植性和工程应用性,系统测试结果表明了该平台设计的合理性,为无人机故障注入与故障诊断通用仿真平台设计提供了有益参考。

Pt100热敏电阻传感器的数字仿真模块设计

半物理仿真实验平台常用于控制系统的检测试验,具有大量的物理信号模拟器及各种类型的传感器。为了简化试验系统的结构,降低试验成本,设计了一种新颖的Pt100温度传感器的数字仿真模块。该模块可以直接采集计算机数学模型的数字信号。经过数据处理,产生与Pt100热敏电阻传感器具有相同范围和精度的电阻信号,可通过软件编程实现故障模拟及量程更改。实验表明,所设计的传感器数字仿真模块具有合理的测试范围,较高的阻值精度,可应用于半物理仿真试验平台的结构改造。

民用飞机机电综合控制系统仿真设计

本文建立一种综合机电控制系统半物理仿真平台,实现对各机电系统的功能综合控制、信号传输及状态显示等的仿真研究及验证。

基于精细化模型的燃气轮机启动过程建模及半物理仿真验证

针对燃气轮机启动特性的研究中较少考虑关键辅助系统的影响,以某型号F级燃气轮机为研究对象,建立了一个包括本体系统、进排气系统、冷却空气、防喘放风、静态变频器和阀门执行机构等在内的精细化启动过程仿真模型。对该模型进行设计点工况验证,最大误差能控制在0.15%以内。通过dSPACE系统与实际电厂控制逻辑相连,构建半物理联合仿真平台。对燃机模型在启动瞬态过程的特性进行仿真分析,并与实际电厂运行数据对比,最大偏差发生在刚点火之后,其中转速偏差为11 r/min,压气机出口压力偏差为6 kPa透平排气温度偏差为9℃。

某型发动机控制系统半物理仿真试验平台的搭建方法

概述了半物理仿真试验平台的功用,提出了某型发动机半物理仿真平台的搭建方法,分析了半物理试验平台搭建所需的关键技术。

一类载人潜水器的导航技术研究

介绍了一类载人潜水器导航系统的组成,接着阐述了基于工业以太网的信息采集模块.由于载人潜水器动力学模型存在未建模扰动以及各种传感器存在不同程度的误差,需要采用卡尔曼滤波器(KF)等方法进行数据滤波,最后将滤波后的数据用于该类载人潜水器的导航研究.半物理仿真平台结果表明,载人潜水器的导航精度得到了大幅度提高.

基于转子动能和变桨距控制的DFIG功率平滑控制

大规模风力发电并网已经是新能源发展的必然趋势,但由于风能的不确定性以及风电机组自身特性,风机输出功率波动性较大。在传统的最大风能追踪控制策略(maximum power point tracking,MPPT)的基础上提出了一种在全风速范围内转子动能控制和变桨距控制相结合的功率平滑控制策略,在实验室开发的风力发电机组半物理实时仿真平台上进行仿真研究,结果表明,与传统的MPPT相比,该功率平滑控制策略可以明显减小风机的输出功率波动,提高电能质量。