基于RT-LAB的某型导弹半实物仿真系统设计

半实物仿真是将部分硬件实物引入到仿真回路中的仿真,是导弹研制过程中的一个重要环节。介绍了基于先进的仿真运行框架软件RT-LAB搭建半实物仿真系统的方法。搭建了适用于RT-LAB的仿真模型;针对自制板卡,开发了RT-LAB下的驱动;编写了基于RT-LAB的仿真控制软件,完成了半实物仿真平台的设计。研究表明,在RT-LAB环境下可以方便快捷地将Simulink模型应用于半实物仿真系统,降低了构建系统的难度,缩短研制周期,并提高仿真系统的灵活性和可靠性。

采用RT-LAB的光伏发电仿真系统试验分析

光伏系统最大功率跟踪(MPPT)控制器是验证各种MPPT控制算法的关键手段,目前控制器的开发存在开发周期长、代码需要人工编写等缺点。RT-LAB实时仿真平台突出的实时性能使其在目前的试验研究和工程设计中的使用越来越广,所以有必要对其软硬件结构及其实时性能进行研究。为此,首次全面系统的介绍分布式实时仿真系统RT-LAB的硬件结构,软件结构和仿真实现流程,结合RT-LAB半实物仿真技术和光伏MPPT的特点,进行了半实物仿真试验。试验中的MPPT控制策略通过结合Simulink软件包模型搭建实现,控制器之外的主电路采用实物电路,RT-LAB的在线调参等功能可以方便的优化控制器参数。对RT-LAB在电力电子半实物仿真中的两个特殊工具ATMISE和RT-Events的特性进行了详细说明,同时阐述了RT-LAB的软件建模规范。试验表明运用RT-LAB进行光伏控制器的开发可以解决目前控制器开发中的诸多问题。RT-LAB在光伏系统上的应用为其在微网、智能电网等实时性要求较高的系统上的应用提供参考。

基于集中损耗的光伏发电单元年发电量RT-LAB仿真分析

发电量是定量评估光伏发电单元效益的重要指标,而逆变器损耗与发电量指标息息相关。已有的光伏发电单元发电量计算模型或过于复杂,或忽略了逆变器参数和控制算法带来的影响,难以准确计算逆变器损耗。针对上述问题,提出了基于集中损耗模型的光伏发电单元发电量计算方法。该方法根据逆变器的瞬时输出功率,采用了集中等效模型来模拟逆变器在不同工作点的损耗,所需参数较少,简单准确且不会增加模型的计算负担。同时该模型考虑了电力电子器件的参数和控制对发电量的影响。最后通过RT-LAB实时仿真平台搭建了所述光伏发电单元发电量详细仿真模型,并与实际系统的年发电量进行对比,验证了该模型的正确性。

基于RT-LAB的双馈风电机组建模与仿真

针对双馈风电机组现场检测要求高、离线仿真不精确等问题,提出了应用RT-LAB仿真平台开展控制器接入的风电机组建模与仿真方法。稳态及故障状态下的仿真测试结果表明,RT-LAB仿真模型并网运行后的电压、电流、有功功率及无功功率均在正常范围内,可以利用该模型对风电机组并网特性进行评价、对控制策略进行验证。对于发生故障后,机组功率恢复过程中仿真与实测结果之间存在差异的问题,结合现场实际测试数据分析认为,差异是因仿真模型仅含有电气部分,而对风电机组的主控系统和变桨系统进行省略,故障消失后模型会立即恢复至满发状态。

基于RT-LAB的空间对接半实物仿真系统

针对当前实时仿真平台工具操作不便以及灵活性较差的缺点,介绍RT-LAB仿真平台的特点,分析其应用于大型控制系统中的优势,基于该平台设计空间对接半实物仿真系统并开发相应的仿真软件,将编写的Matlab/Simulink数学模型通过RT-LAB平台加载到目标机上,实现空间交会对接的模拟仿真。仿真结果表明,该系统能够真实模拟空间两飞行器交会对接的过程,验证数学模型的准确性及对接机构产品质量,具有较高的稳定性及可靠性。

多端柔性直流配电网RT-LAB实时仿真研究

针对包含光伏、储能、交/直流负荷等的多端柔性直流配电网,研究了建模及实时仿真技术,介绍了柔性直流配电网实时仿真模型的建模步骤与技巧,建立了基于RT-LAB仿真平台的五端柔性直流配电网实时仿真模型,测试结果验证了实时仿真模型和控制保护策略的有效性。

含多种限流设备的柔性直流电网RT-LAB实时仿真建模

柔性直流电网具有"低惯性、弱阻尼"的特点,其故障电流上升速度快且峰值高。针对包含大量电力电子器件的限流设备不仅增加系统复杂性,同时也降低直流电网仿真效率的问题,提出不同限流设备的等效建模方法。首先,搭建包含多种限流设备的17端柔性直流输电网数字仿真模型;其次,依据单端口子模块等效建模方法,分别针对其中4种典型故障限流设备提出有效的等效建模策略;最后,基于RTLAB平台对17端直流电网数字模型进行实时化处理,完成实时模型的搭建。仿真结果显示,所提等效方法和所建实时仿真模型,可以实现对稳态、故障等多种工况的精确拟合。

基于RT-LAB光储模型及功率在环实时仿真平台研究

基于RT-LAB实时仿真软件搭建光伏、储能模型,通过数字物理混合仿真方法为微网控制器接入提供实时仿真模拟平台。设计了一种功率在环接口模型,通过该模块连接数字仿真硬件接口与电压型、电流型功率放大器,放大的电压或电流信号与微网控制器输入端连接,最后将控制器输出端模拟量反馈给数字仿真器,通过仿真数据与真实数据对比分析,验证了该模拟环境的准确性。同时,通过该平台,对分布式微网控制器产品进行测试,提高了测试的效率,降低了测试成本。

KH-RT模型对高压喷雾特性仿真影响的研究

用FIRE软件中的KH-RT二次油滴破碎模型对高压共轨喷油器在不同喷射压力和背压下的燃油喷雾过程进行了数值模拟,建立了喷雾闪光测试台架,对油束宏观特性及其喷油规律进行了测试。通过将喷雾贯穿距的计算值与试验值进行对比,对模型中两个主要参数C2和C4对油束喷雾特性的影响进行了研究。研究结果表明,C2对喷雾仿真结果影响较大,在不同的喷射背压下有不同的设置,与喷射压力关系不大,并总结出了C2与喷射环境密度的关系式,C4值对计算结果的影响较弱。通过本研究,可提高CFD软件预测高压燃油喷雾过程的精度。

基于等效短线路解耦法的风电场模型分割仿真研究

为了加快大型风电场的仿真速率,提出了一种基于等效短线路解耦的模型分割方案。首先对于机组类型单一的大型风电场,采用输出倍乘与集电线路等值的方法进行简化建模。在此基础上,针对风电场内线路较短,难以采用长输电线路自然解耦来并行运算的缺点,提出对等值后的机组连接线与连接升压站的长汇集线之间进行参数补偿,从而满足输电线路在一个步长上的解耦判据。在Matlab/Simulink搭建仿真模型,对模型分割前后进行了对比。仿真结果验证了所提方案的可行性。在此基础上采用状态空间节点(state space node,SSN)法对风电机组内部划分群组,最终在RT-LAB平台上实现了大型海上风电场的实时化仿真。

中压直流综合电力系统建模与实时仿真实现方法

舰船中压直流综合电力系统包含大量特种电机和电力电子设备,其模型阶数高、非线性强,电磁暂态仿真计算量大。文章以典型中压直流综合电力系统为对象,首先,介绍了多相发电机整流系统、多相推进电机及其变频器、隔离型DC/DC变流器等组成设备的模型,构建了全系统电磁暂态实时仿真模型。其次,以开关分布平均化和节点数最少为优化目标,提出一种基于元件的启发式系统剖分方法,提高了系统优化剖分计算效率,在消耗较少计算资源的情况下,实现了系统高精度实时仿真。最后,物理试验验证了仿真模型的准确性,并通过对比分析,验证了所提出剖分方法的高效性。

深水隔水管-测试管系统非线性动力学模型研究

在深水测试工况中,隔水管-测试管系统受到海流VIV效应、自身纵横向耦合效应以及测试管FIV效应,极易发生屈曲变形、疲劳断裂和摩擦穿孔等破坏问题。笔者采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,提出了管柱系统非线性接触载荷计算方法。采用三次Hermit差值形函数和Newmark-β法离散并求解系统振动模型。借助现场管柱参数,采用相似原理,设计了隔水管-测试管系统非线性振动模拟试验台架,测得隔水管和测试管的振动响应,与理论模型计算结果和单管振动模型计算结果对比,验证了深水隔水管-测试管系统非线性振动模型的正确性和有效性。在此基础上,分析了中国南海实例井管柱振动特性,表明在测试管振动疲劳分析时,不能忽略其自身局部高频振动的影响;测试管易发生强度失效的位置主要出现在中上部和下部。研究成果为深水测试管-隔水管的安全设计奠定理论基础。

并网双馈风力发电实时仿真控制方案研究

基于RT-LAB实时仿真平台设计了双馈异步电机并网发电的整体系统,给出了双变流器的矢量控制方案。应用解耦理论,分别对网侧和转子侧变流器采用电网电压定向和定子电压定向两种矢量控制方案。采用精确模型,在提高系统仿真可信度的同时改进了可移植性。实时仿真研究结果表明:精确模型的采用对系统整体控制效果的研究具有更高的精度及更好的移植性;给出的双变流器矢量控制方案具有良好的控制效果;实时算法快速精确,仿真平台优秀可靠,有效的缩短了研究工作的产业化过程。

双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统(英文)

介绍一种双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统。用户通过图形编程界面对机器人编程和任务规划,在三维仿真环境中预览和分析规划结果,最后将优化程序下载到真实机器人中进行控制。采用Java3D和VRML实现三维仿真;基于RT-Linux平台保证仿真控制的实时性;实现了多机器人机制以支持机器人的流水线协作。该系统现在支持日本安川电机株式会社的双臂移动机器人产品。

高速列车同步牵引电机直接转矩控制仿真研究

动车组是自带动力、固定编组、可双向开行的旅客列车,具有安全可靠、运行快捷等特点,是高效率、大密度的旅客运载工具。牵引电机作为高速动车组牵引传动系统的重要组成部分,给动车组提供了最直接的动力。永磁同步电机具有体积小、重量轻,功率因数高的特点,适应实际高速列车运行的需要,是新一代高速列车牵引电机研发的重点方向。现引入直接转矩控制策略,研究了永磁同步电机在列车牵引、恒速和制动模式下的控制技术,并在列车网络控制系统的框架下,基于Rt-Lab系统进行了实时仿真研究,该系统根据动车组的运行特性曲线,能够实时的获得不同工况下的运行结果,结果表明本文方法具有转矩响应快,控制精度高的特点,具有实际应用的潜力。

特高压多端混合直流闭环实时仿真研究

特高压多端混合直流输电技术在满足更远距离、更大容量可再生能源输送方面提供了一种更灵活的输电方式。本文以送端采用常规特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)、受端采用双阀组混合换流阀串联结构所构成的特高压混合三端直流输电系统为例,搭建了双极特高压混合三端直流输电系统的RT-LAB实时仿真模型,实现了与直流控制保护装置的闭环接入,测试结果验证了闭环实时仿真模型与控制保护策略的有效性。该平台可方便地实现特高压混合三端直流输电控制保护系统功能和动态性能的验证,为特高压多端混合直流输电系统的应用提供技术支撑。

光储直流微电网控制器硬件在环仿真平台开发

基于RT-LAB控制器硬件在环仿真技术,提出了一种多控制器硬件在环的光伏直流微电网仿真平台开发方案。在半实物仿真平台基础上,基于电感线性离散化方案,将快速模型与慢速模型分别置于FPGA和CPU模型进行计算,建立了包含光伏阵列模型、储能电池模型、DC/DC变换器模型、电网接口装置模型的多时间尺度半实物仿真模型;构建3套真实控制器与RT-LAB仿真器的物理接口电路,实现物理I/O接口的信号对接。通过所建平台模型和物理接口电路对微电网系统进行相关试验,试验结果能充分反映被测系统真实运行特性,验证了所建平台的正确性。