基于半仿真实验系统的调谐质量阻尼器等效阻尼力测量

为了研究调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)在海洋平台冰激振动中的减振效果,提出一种基于半仿真实验系统的TMD等效阻尼力测量方法,利用该系统可以直接测试结构安装TMD装置时产生的作用力。介绍该实验系统的测试原理及等效阻尼力的测量方法,并在正弦位移输入下,对TMD装置进行了测试,比较等效阻尼力的实测值与计算值,结果证明利用该系统可以测量得到TMD的等效阻尼力。

半仿真实验在电工电子学课程教学中的实践探索

简要分析了传统实验教学的优势和不足,针对教学客观条件的限制,提出半仿真实验与课堂理论教学相结合教学方法,介绍了半仿真实验教学的优点及方法,利用相关软件开发半仿真实验素材库,在课堂教学中灵活应用,取得了较好的教学效果。

带柔性伸杆小卫星振动控制的半物理仿真实验

在空间探测任务中,为了避免卫星平台剩磁对空间待测信息的干扰影响,需采用轻质的伸杆机构支撑各类探测载荷远离卫星本体,而伸杆的弹性振动不可避免地会耦合作用到卫星本体,从而降低卫星本体的姿态控制精度和稳定度。针对此问题,提出了一种基于伸杆最优指令整形结合本体自适应扰动抑制滤波器的复合振动控制策略,即采用指令整形技术抑制柔性伸杆的弹性振动,同时设计自适应扰动抑制滤波器进一步抵消柔性伸杆残余振动对本体的干扰影响,最后在搭建的半物理仿真实验平台上对控制方法进行了实验验证。结果表明:此方法在有效抑制柔性伸杆残余振动的基础上,通过干扰抵消和抑制的控制策略可显著提高此类航天器的姿态控制精度和稳定度。

永磁同步电机直接转矩控制系统实验教学设计与实现

为加深学生对电气传动控制技术和永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统理论知识的理解,培养学生的团队合作能力和综合实践能力,搭建了直接转矩控制系统的实验平台,在课程教学中引入了HiGale半实物仿真系统和MATLAB软件。学生基于MATLAB软件对永磁同步电机的直接转矩控制系统进行仿真建模、参数调试、运行和分析,并进一步在HiGale中进行半实物仿真实验,对主要实验过程及结果加以分析,使得教学形式更加多样化。该平台帮助学生加深对直接转矩控制系统的理解和认识,提高学生理论联系实际的能力,激发学生对电机控制技术的学习兴趣。

基于鲁棒控制的三自由度直升机半实物仿真实验

针对三自由度直升机系统实验过程中受到外界干扰具有不确定性的问题,设计一种基于鲁棒控制的三自由度直升机半实物仿真实验方法。通过建立三通道姿态运动的动力学模型,利用鲁棒控制方法设计控制律,进行仿真实验,并将鲁棒控制程序用于直升机系统实物,利用H∞控制理论设计鲁棒控制算法进行半实物仿真实验。实验结果表明:仿真实验和半实物仿真实验均能较好地控制直升机姿态,系统模型存在不确定性或外界干扰不明确时,鲁棒控制算法仍能使姿态控制系统稳定并满足预期要求。

竖炉焙烧过程运行优化控制系统的开发及实验研究

为解决具有综合复杂动态特性的竖炉焙烧(shaft furnace roasting,SFR)过程运行优化控制问题,基于研制的流程工业一体化运行控制平台,开发了具有可伸缩、可扩展、可复用以及模块化、组态化特点的SFR过程运行优化控制(operational optimization control,OOC)系统.该系统支持MATLAB、动态链接库等多种算法实现方式,并采用非编译融合算法方式实现算法与系统功能模块的解耦.基于开发的OOC系统,建立了具有运行控制层、过程控制层以及虚拟对象层的半实物仿真实验平台,开展了相应的仿真实验研究.结果表明OOC系统在正常工况和局部故障工况下均能取得满意的控制性能.

提升“配电自动化”课程内涵的实验平台建设

配电自动化作为新工科智能电网的主要内容,在实验教学上还不满足新工科内涵要求。为加强学生在配电网方面的实践能力,提出“配电自动化”实验教学体系及课程教学的改革方案,基于贵州大学自主研发的实时仿真器UREP、嵌入式开发系统及PC端搭建配电网模块化半实物通用实时仿真实验平台。以馈线自动化为例,阐述平台的使用方法及步骤。提升学生理论与实践相结合的能力,达到新工科人才培养目的。

活塞发动机传感器信号模拟及误差分析

为解决无人机半物理仿真实验中活塞发动机参数长时输入问题,提出了一种轻量级便携式多传感器信号模拟系统解决方案。设计实现了触摸屏人机/MCU/信号模拟模块的三级结构,以某型活塞发动机为模拟对象,搭建了信号模拟系统,可简单方便地实现各参数排程输出;设计了电路模拟方法,可对热电阻、热电偶、4~20 mA电流信号、转速脉冲信号及开关量信号等进行模拟;对其中部分易受干扰信号进行了误差分析,给出误差计算公式和误差值估算,验证了系统的可行性。该系统可替代发动机作为各个长时试验的信号源,不仅大大节约了试验成本,还有利于进一步拓展试验边界。

《电子电工学》课堂教学的改革与实践探索

针对当前实验教学的弊端,将仿真实验引入课堂教学,形成开放式的半仿真实验教学方法,本文阐述了半仿真实验在课堂教学中的具体策略,分析了实施效果,并通过学生的期末问卷反馈,取得了较好的效果。

雷达抗干扰性能评估指标分析与测试平台设计

复杂电磁环境下雷达抗干扰性能外场实验通常具有复杂度高、设备代价高昂的问题。通过分析雷达电磁环境组成和相关评估指标,在综合一系列雷达对抗想定的基础上,提出了雷达对抗性能测试系统设计方案。该系统利用高速DSP和ARM终端显示控制灵活实现雷达干扰样式选择和参数设置。有效地解决了雷达状态信息采集、回波信号实时模拟以及战场环境想定的显控终端控制。研究了多种性能评估指标的具体测试方法,分析了影响干扰效果的关键性因素。结合具体雷达设备进行了雷达抗干扰半实物仿真实验,实验和数据处理结果证明了测试方法的有效性和可行性。该方法为解决有限设备条件下雷达抗干扰性能评估、雷达系统改进提供了参考依据。

全捷联图像导引头视线角速率精度分析

为分析全捷联图像导引头视线角速率精度影响因素,提出了视线角速率精度分析算法。首先,提出了视线角速率解耦算法;其次,根据误差理论详细分析了视线角速率各误差源的误差灵敏度并提出了精度计算方法;再次,分析了体视线角、弹体角速率、姿态角与体视线角速率等误差形成机理与精度影响;最后,建立了半物理仿真实验系统进行算法验证,结果表明,视线高低角速率与方位角速率的估算精度分别为0.273°/s与0.235°/s,实验结果分别为0.281°/s与0.242°/s,相对误差分别为2.85%与2.89%,验证了视线角速率精度估计算法的正确性与精确性。研究结果可以用于全捷联图像制导控制系统总体设计过程,并为视线角速率精度估计与指标分配提供理论依据。

船舶驾驶台式操船模拟系统的设计和实现

本文设计并实现了综合船舶航向控制与船舶旋转运动的半物理实验仿真系统,该系统主要由工控机、数据采集卡、自动舵机、罗经、变频器等硬件设备组成。通过模型解算得到船舶在各种海况下的运动状态,经过PI控制器输出变频器的转速控制信号,控制转台跟踪船舶模型。试验结果表明,该系统可以模拟出海上船舶的实际运动状态,为陆上教学实习提供了良好的环境。

风电机组参与电网频率支撑的研究

风电在电力系统的渗透率日益提高,导致电网惯量逐渐降低,对电网的稳定运行提出了挑战。由于风机本身不具备类似传统发电机的频率调节辅助功能,因此风电机组的调频控制策略成为当前风力发电研究的热点。针对该问题,本文中的风电机组分别在最大功率点跟踪模式和限功率模式下运行,采用惯量控制和下垂控制两种方法参与电网频率支撑。搭建了传统发电机组和风电机组模型,通过半实物仿真实验对控制策略进行了验证。实验结果表明,风电机组采用这两种控制方法能够对电网频率动态特性进行有效改善。

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。

改进多变量广义最小方差解耦控制方法及应用

针对现有多变量广义最小方差解耦控制方法不能直接抑制有界可测干扰的问题,以及另加前馈控制器带来的结构复杂且成本增加的难题,提出一种改进的多变量广义最小方差解耦控制方法。所提方法通过在加权多项式矩阵和丢番图方程中的多项式矩阵同时引入积分项,用于直接抑制工业过程中有界可测干扰对系统的影响,从而消除稳态误差,提高控制精度。数值仿真以及在双容水箱液位控制半实物仿真平台的实验验证表明了所提方法的有效性和实用性。

托管架托辊荷载的实验研究

托管架托辊荷载是深水S型铺管中管道分析和托管架设计的主要荷载。管道大变形、托辊高度分布不均匀、船体运动等因素使托辊荷载的解析和数值求解都非常困难,而常规的水池实验也因缩比太大难以保证实验精度。该文基于dSPACE仿真平台设计了模拟海底管道S型铺设的半实物仿真实验系统,开展了中大比尺托管架与管道之间相互作用的模型实验研究。将静力实验结果与数值结果进行对比,吻合良好,在此基础上研究了托辊荷载的分布规律。通过对比托辊动力荷载和静力荷载,进一步分析了深水铺管作业过程中船体运动对托辊动力荷载的影响。

级联H桥整流器控制策略

针对级联H桥整流器本身的非线性和非最小相位系统特性,通过分析单相两级联H桥整流器的拓扑结构和工作原理,对级联多电平整流器直流侧电压的平衡和动态性能方面的问题进行了研究.采用滑模控制理论设计电压电流控制器,通过选取合适的切换面使系统状态轨迹在设定的滑模面上运动,并结合二维调制的电压平衡调制策略,从而提高系统在负载突变等情况下的输出电压响应速度和动态性能指标.搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了该控制算法的可行性和有效性.