HIL Simulation of a Mixed Islanded Power Network with External DSP Regulator

The present paper deals with the development of a modular, flexible and structured block to block approach for the study of regulators by implementing the different blocks on a DSP （digital signal processor）. The proposed low-cost approach has been applied and validated by the implementation of an industrial regulator in a real time hardware-in-the-loop simulation of a mixed islanded power network including precise models of the hydraulic system. The studied network is constituted of three different types of electrical power generation systems and a consumer.

基于Simulink和RTX的导弹半实物仿真技术研究

针对导弹半实物仿真中的快速模型构建与实时仿真问题,给出了综合运用Simulink和RTX的解决方法。利用Simulink图形化建模环境构建导弹模型并进行数学仿真验证,通过Coder工具生成模型的C/C++代码,嵌入RTX环境下的RTSS实时进程,进行半实物仿真。应用结果表明,该方法可以实现导弹模型的快速开发和实时运行,满足半实物仿真实时性需求;同时还实现了数学仿真和半实物仿真的无缝对接,通过数学仿真预测半实物仿真试验结果,可以进一步优化试验方案,提高仿真试验效率。

大型智能化低速柴油机高压共轨系统HIL仿真试验平台设计与实现

在RT-Flex60C大型智能化低速柴油机的高压共轨系统、WECS控制系统和推进控制系统基础上,增加低压供油单元和压缩空气单元,结合自主开发的实时仿真单元和信号采集单元搭建了大型智能化柴油机高压共轨系统硬件在环仿真试验平台。试验结果表明:试验平台性能稳定可靠,能如实反映高压共轨系统在真实机器上的工作过程,以及可变喷油正时、可变排气门开启和可变排气门关闭的特点。为大型智能化低速柴油机高压共轨系统的特性分析、执行机构的性能验证以及控制系统的测试提供了试验平台。

基于Unity3D的卷绕机半物理仿真系统研究

机电一体化产品在研发过程中普遍面临现场调试工作量大、周期长和成本高等问题,而且目前主流的仿真软件功能较为单一。因此,研究设计了一套兼具实时性和三维展示效果、能够连接机械电子软件的半物理仿真系统。其以卷绕机为仿真对象,利用Unity3D搭建虚拟仿真平台,通过电路板实现虚拟仿真平台与控制系统间数据的实时交互。通过输出卷绕过程中关键结构的运动时序和空间轨迹图,验证了卷绕机机电系统的工艺仿真可行性。研究结果表明,该系统可替代部分现场调试工作,提高研发效率。

基于Windows/RTX的实时仿测软件设计

针对传统测试软件实时性有限、传统仿真接口软件通用性程度低的问题,为满足半实物仿真软件需兼顾单元测试和控制系统仿真验证的需求,设计了基于Windows/RTX的实时仿测软件。仿测软件采用模块化的设计原则,开发了GUI层人机交互界面和RTX层实时运行程序。为保证实时性,采用无锁循环缓冲区+双线程技术,解决了RTX环境下仿真步长为1 ms时串口数据收发的超时问题;提出一种超时检测算法监测仿真节点的实时状态。借助cJSON优化了测试用例配置文件,用户可以更灵活地编辑测试用例,利用RTW自动代码生成将弹体模型编译集成到RTX仿测软件工程。实验结果表明:该仿测软件有效兼顾了单测与仿真,提高了仿测软件的通用性和二次开发效率,降低了开发难度。

基于RT-LAB的逆变器并联HIL实时仿真平台

逆变器并联组网运行是新型船舶电力系统的典型工况,近年来逐渐成为研究热点。为了便于开展逆变器并联控制策略研究,本文基于RT-LAB建立了逆变器并联系统的硬件在环实时仿真平台,针对逆变器并联系统进行了实时仿真研究,实时仿真与物理试验的结果对比表明,本文所建立的逆变器并联实时仿真平台能够有效反映系统运行特性。

飞机应急动力系统HIL仿真测试的模型研究

传统的应急动力测试试验存在肼燃料泄露的风险,利用模型代替产品对系统进行硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)仿真测试,可以减少项目研制风险及费用,缩短产品研制周期。HIL仿真测试的有效性取决于模型对产品的仿真程度。基于各部件工作原理的数学描述,利用Matlab/Simulink对应急动力系统的模型进行研究,并利用模型实现系统的全数字仿真,结果满足要求后,将被控对象模型生成代码下载到实时仿真机进行控制器的HIL测试,模型仿真结果与HIL测试结果基本吻合。

多无人机编队半实物仿真系统开发与应用

针对多无人机编队飞行试验的需求,文中开发一种半实物仿真系统,用以开展多机编队飞行的半实物仿真试验,并对编队功能和性能进行试验验证。根据无人机系统的组成和硬件配置,设计并构建半实物仿真系统的架构。针对机载传感器的接口类型完成仿真系统的硬件选型,并设计仿真电缆。基于被试无人机的气动参数和发动机参数,建立无人机的Simulink六自由度实时仿真模型,并开发部署相应的仿真环境和仿真软件。基于该仿真系统,进行8架无人机编队飞行的半实物仿真试验。试验结果表明,参试的8架无人机能够实现编队飞行的功能,并根据给定的不同队形的指令进行队形变换和保持。所设计系统不仅能在飞行试验前进行编队仿真验证和测试,还能对地面操作手进行飞行试验前的模拟训练。

dSPACE实时仿真平台软件环境及应用

从某种角度上来说,一个国家的半实物仿真技术的发展水平代表了其整体的科技实力。主要介绍了dSPACE实时仿真平台的优点及其软件环境,它包括代码生成及下载软件和测试软件;阐述了基于dSPACE进行控制系统开发的步骤,它比较传统的方法具有方便、高效、精确等优越性;以此为契机,具体应用dSPACE仿真平台进行了某型反航导弹控制系统半实物仿真的开发,结果证明此次仿真实验是比较成功的。

基于RTX的航电综合模拟系统应用研究

针对飞行器航电系统实物参与半物理仿真实验结构庞杂,实验困难的问题,提出一种基于RTX实时环境下的飞行器航电综合模拟系统体系结构方案以及工程上可实现的方法。基于该方案和方法研制的模拟系统充分利用计算机软硬件平台,采用虚拟技术,实现了对飞行器航电系统特性的模拟,从而为飞行器航电系统半物理仿真实验提供了良好的仿真验证手段和技术支持。该系统成功应用在某型直升机航电系统半物理仿真实验中,为该型直升机航电系统定型验证提供了实验手段和验证依据。

基于Matlab和Vx Works的无人机飞控系统半物理仿真平台研究

介绍了一种新的基于Matlab/RTW(RealTimeWorkshop)和VxWorks实时操作系统的仿真方法,构建了基于Simulink的某型无人机飞控系统仿真模型,可自动生成优化的嵌入式实时仿真代码、在线调整模型参数并监视仿真数据。与传统的手工编写和修改仿真模型代码的方法相比,加速了半物理仿真平台的研制。通过使用该平台对某型无人机飞控系统进行了大量的实时半物理仿真,优化了控制律。

新软件技术在燃料电池客车控制系统中的应用

燃料电池城市客车的部件繁多,结构复杂,包括燃料电池发动机、蓄电池、DC/DC和电动机等多个部件节点,其控制系统多采用复杂的分布式控制系统。该控制系统信息流量大、控制任务复杂、实时性要求高,在开发与运行过程当中对数据监控、故障诊断、程序在线更新、数据传输等都提出了更高的要求。在燃料电池城市客车控制系统研发与装备过程中,采用了OSEK/VDX标准的实时操作系统、硬件在环实时仿真、时间触发控制器局域网(Controller area network,CAN)以及无缝自动代码生成等最新的软件技术,这些新技术的应用,有效地提高了燃料电池客车控制系统的开发效率,降低了系统故障率,并为燃料电池客车的优化控制构建了一个开放的技术平台。

基于SINS/GPS/DVL组合导航的AUV半实物仿真系统设计

基于导航与控制一体化系统和实时网络技术,设计了一种新的采用惯导、多普勒、GPS组合导航方式的半实物仿真系统,解决了半实物仿真数据传输的实时性问题和时间协调同步问题,进行了控制系统的半实物仿真试验。试验结果表明,所设计的半实物仿真系统导航、控制算法正确,计算精度和解算时延达到系统要求。

RTX在半实物仿真中的软件开发方法

ArdenceRTX在半实物仿真应用的软件开发方法,RTX采用扩展硬件抽象层为Windows安装实时子系统(RTSS)。仿真软件由RTSS和Win32进程组成。RTSS进程采样执行器所蕴涵的控制信息,然后通过模型解算得到控制对象的各个状态信息,并由DA转换器输出给物理传感器。Win32进程完成对仿真过程关键数据的显示功能。

基于VxWorks的小型四旋翼飞行器半实物仿真平台设计

四旋翼飞行器体积小、可悬停、机动灵活,已成为国内外的一个研究热点。为了更加有效便捷地对四旋翼飞行器的飞行控制进行实时仿真,设计了四旋翼飞行器半实物仿真平台。该仿真平台包括上位机、仿真计算机和四旋翼飞行控制器3个部分,四旋翼飞行器对象模型运行在实时仿真计算机中,将飞行控制器作为实物接入仿真回路,提高仿真的实时性和置信度。该半实物仿真平台可以分别对四旋翼飞行器的姿态控制、位置控制进行仿真,并可将仿真结果直接应用于实际飞行。

直流系统继电误动作半实物仿真平台设计与分析

变电站直流系统中接地故障引起的继电器误动作会造成安全隐患。利用计算机半实物仿真技术,在eMEGAsim实时仿真器中搭建了用于分析直流系统继电器误动作的仿真平台,通过替代原理将实物继电器取代其在RT-LAB软件中的仿真模块,并保持原仿真模型整体电气特性不变,实现仿真模型和工程实物的有效联接。利用搭建的半实物仿真平台,分别分析了不同接地电阻值和系统分布电容对继电器误动的影响。相对于离线仿真,该半实物仿真平台能够有效提高仿真分析速度,真实展现开关实物动作过程,分析结果对实际调试有一定的参考意义。

汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器研究

研究了面向汽车电子控制系统设计和电控单元测试的汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器,其中集成了多体动力学方法的硬件在回路实时仿真。在具有自主知识产权的汽车电子嵌入式硬件在回路实时仿真测试平台下,嵌入实时子系统综合方法多体动力学车辆模型。基于子系统模块化仿真构建的虚拟现实仿真器组合了车辆动力学模型、电磁阀特性模型、刹车系统模型和轮胎地面模型、ECU控制器、AUTOCP自动标定系统,研究汽车安全系统ESP(ABS)的ECU硬件在回路的控制仿真框架。通过测试表明,该汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器促进开发硬件在回路车辆安全仿真控制系统,加快ESP汽车电子安全系统的开发进程。

涡扇发动机故障诊断硬件在回路实时仿真平台

硬件在回路仿真是发动机故障诊断算法由理论转向实际工程应用的重要阶段,但目前航空发动机故障诊断算法的研究多数处于软件数字仿真阶段。构建民用涡扇发动机故障诊断算法硬件在回路实时仿真验证平台,开发考虑健康退化的民用涡扇发动机多维调度分段线性化模型,分析并模拟仿真民用涡扇发动机的四类典型常见故障。经过对相关诊断算法进行实验验证,表明该平台及使用的模型和方法都是行之有效的,具有一定的工程使用价值。

弹载合成孔径雷达制导半实物仿真及关键技术

随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)等具备成像功能的雷达导引头逐步应用在各种类型的导弹中,弹载合成孔径雷达制导半实物仿真技术已成为近年研究的热点。在分析合成孔径雷达仿真系统的特点和原理的基础上,提出以大场景实时目标模拟器为关键设备的弹载合成孔径雷达半实物仿真系统,设计了仿真系统的基本组成和工作流程,分析了系统实现中的关键技术,为弹载合成孔径雷达半实物仿真系统的建设提供了有益参考。

基于RTX的导弹半实物仿真系统接口技术研究

在导弹控制系统设计过程中,半实物仿真发挥着越来越重要的作用。半实物仿真系统中的接口技术研究,对构建系统框架、提高仿真系统的实时性、可靠性非常重要。以典型半实物仿真系统为例,结合软硬件技术发展现状,讨论了半实物仿真系统组成、常用接口访问方案及其优缺点情况,并重点讨论了基于RTX技术实现的接口访问方案及半实物仿真软件系统,最后给出各种接口访问方案的测试结果并进行分析和比较,验证了基于RTX技术方案的优点。