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。

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。

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。

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。

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。

基于油气集输半实物仿真平台的工控网络安全测试研究

由于无法在实际环境中对工业控制网络进行安全测试,提出一种基于油气集输半实物仿真平台的网络安全测试方法。该方法通过分析真实环境中工业控制网络的结构和脆弱性,构建网络安全测试模型,分别采用DoS攻击、重放攻击和虚假数据注入攻击方式对仿真平台进行网络攻击测试,并通过组态操作界面和沙盘模型对攻击效果进行验证;同时,对测试过程中出现的网络安全问题进行总结并提出了防御措施,可为工业控制网络安全防护提供重要参考。

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Simulink Real-Time的汽车空调半实物仿真试验系统研发

针对多样化汽车空调电子零部件的高效、低成本总成级测试需求,研究基于一汽大众速腾1.6 L车型原型,设计了基于Simulink Real-Time的汽车空调半实物仿真试验系统。该系统集成了真实的汽车空调总成、制冷循环以及包含宿主机和目标机的双机实时仿真系统,用于开发和运行台架监控和空调控制模型,为汽车空调电子零部件提供半实物仿真测试环境。通过系统集成及功能验证,结果表明,汽车空调半实物仿真试验系统能够实现汽车空调基本控制功能,同时在不同工况下实现乘员舱温度控制的稳定性,稳态误差控制在±1℃以内。此外,该系统还具备灵活调整空调运行工况和状态的能力,为汽车空调电子零部件提供了高效、低成本的半实物仿真测试环境。

反辐射导引头半实物仿真测试误差分析及修正

针对反辐射导引头半实物仿真系统误差修正问题,依据干涉仪测向原理及近场测量条件,全面分析影响导引头测量精度的各个误差源,重点研究了干涉仪测向误差和转台中心与天线阵中心不重合产生的误差,并给出了基于几何关系的误差修正方法,最后通过仿真验证了理论分析结果。结果表明,本文提出的方法可以较好地修正这两种误差,对工程人员开展反辐射导引头半实物仿真试验具有一定的指导意义。

常温液体运载火箭半实物仿真系统的设计与实现

为了满足常温液体运载火箭高密度发射过程中对半实物仿真支撑验证环境的紧迫需求,改变原有仿真系统设计、调试、试验环节效率低的问题,设计了通用化运载火箭制导姿控六自由度全流程半实物仿真试验系统。系统采用仿真模型一体化设计、试验系统兼容性设计、试验测试自动化设计等技术方案。应用反射内存网络中断推进等技术,解决了非总线型液体运载型号全流程仿真自动运行的关键问题,实现了常温液体运载火箭自射前段到分离段全流程仿真验证。应用该系统已完成了针对惯组改型方案验证、主动减载技术、大偏差起控等控制系统方案的考核验证,全流程自动运行技术使试验效率提升50%以上。应用此半实物仿真系统,能够支撑型号高密度发射对各类控制系统方案的验证需求,保证了飞行试验的圆满成功。

基于半实物仿真的嵌入式软件测试平台的设计

为提高嵌入式软件测试结果的可靠性,引进半实物仿真技术,设计了一种针对嵌入式软件的测试平台,将测试平台划分为客户端与测试服务器端两个主要部分,在服务器端内部署测试服务器、管理服务器,设计嵌入式软件测试平台架构;选用PXIe数字化仪高速AD同步数据采集卡、MBD-X11SSM-F工控机作为平台主要硬件设备;利用半实物仿真技术中的Cereal仿真模拟软件,设计嵌入式软件测试断点机制;选择XML文件作为脚本文件,利用数据挖掘技术中的最小二乘计算法,建立针对嵌入式软件测试脚本信息的线性函数模型,设计嵌入式软件测试脚本执行管理与脚本存储规范;通过建立测试平台与被测嵌入式软件代码交互、配置可拓展测试工具接口,实现测试质量报告的生成。对比实验结果证明,设计的软件测试平台应用效果良好,可以提高嵌入式软件测试结果的可靠度。

动力定位船舶推进器速度跟踪半实物模拟系统研发

船舶动力定位系统(Dynamic Positioning System,DPS)主要由测量子系统、控制子系统和推进子系统组成。本文在前期研究基础上,结合推进器速度跟踪控制方法,采用发电机+可调负载的模式模拟未知海况下变化的负载,研发了C#和调速系统的通信接口,同时采用转速传感器反馈推进器的实际转速并在软件界面上显示。通过研发实际的半实物模拟系统,实验数据表明,在负载扰动下,模拟系统能够有效地跟踪推力分配发出的速度指令信号。

激光半主动制导半实物仿真系统零位标定方法

基于漫反射屏的激光半主动制导半实物仿真系统由漫反射屏、激光目标特性模拟激光器、二自由度目标视线运动模拟反光镜、激光干扰特性模拟激光器、二自由度干扰视线运动模拟反光镜、三自由度导弹飞行姿态模拟转台、仿真计算机和仿真总控系统等组成,各分系统工程研制完成后,需要确定各分系统的安装位置和方向。本文主要总结了各分系统安装定位方法和零位标定方法,对类似系统的建设具有指导意义。

光伏模拟器半实物仿真平台设计与实验验证

针对难以利用实际光伏电池组成试验平台进行光伏系统研发的问题,设计并搭建了一种用于模拟光伏组件的半实物实验仿真平台。平台主要包括通用实时仿真器(UREP)、双核控制器以及由多组电压可控的IV象限变流器构成的物理装置。仿真器与Matlab/Simulink软件较好兼容,建模操作简易直观,模型可直接下载编译到仿真器运行,省去了烦琐的嵌入式开发过程。控制器采用双核技术,在发送控制信号的同时可对电压、电流采集信号进行实时反馈。通过对光伏组件伏安输出特性进行仿真模拟,初步验证了所提实验平台的可行性。该平台通用性和实时性良好,开放程度较高。

基于QualNet的无人机信息攻击半实物测试架构设计与实现

针对无人机技术研究中对其数据链路干扰攻击效果进行仿真模拟的需求,基于QualNet仿真软件提出一种无人机信息攻击半实物测试架构。该半实物测试架构通过设计和集成通信网络仿真模块、想定规划模块、干扰攻击模拟加载模块、三维态势展示模块、动态控制模块和数据传输接口,来模拟实现对无人机的动态控制、状态信息显示及干扰攻击加载等。测试结果表明,该架构能够有效实现对无人机干扰攻击效果的模拟,且所设计的数据传输接口能够保证半实物测试中信息交互的准确性与实时性,为实物设备接入测试奠定了基础。

基于RTX的制导控制半实物仿真系统设计

制导控制半实物仿真系统在制导武器的研制中发挥着重要作用,是验证导弹制导控制系统设计和软件设计正确性的重要途径。传统的Windows操作系统实时性较差,给半实物仿真试验带来诸多不确定因素,采用Windows+RTX的方案,完成了半实物仿真系统的软硬件设计,通过共享内存实现Windows进程和RTX进程之间的通信,保证数据传输准确性和系统实时性。导弹制导控制半实物仿真试验结果表明:所设计的半实物仿真系统合理,并且实时性好、可靠性高、通用性强。

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。

乙苯脱氢制苯乙烯全流程半实物仿真系统设计

乙苯负压脱氢制苯乙烯全流程实验装置规模为模型试验级,受限于安全、环境、资金等,不适合用于开展教学实验。利用流程仿真技术、自动化通信技术及网络技术等手段设计开发的乙苯脱氢制苯乙烯全流程半实物仿真系统,可用于开展仿真软件训练和实体设备操作。该系统有利于学生掌握实验原理技术、流程组织方法和过程控制方法,有利于强化学生自学能力、工程实践能力和解决复杂工程问题能力的培养。

城市固废焚烧过程的回路控制半实物仿真平台

为精确模拟和实现城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的多入多出(multiple input multiple output,MIMO)回路控制,面向实际工业过程开发了由真实设备层和虚拟对象层组成的分布式半实物仿真实验平台。结合对MSWI工艺流程机理模型的定性描述,建立了数据驱动的面向回路控制的虚拟过程对象模型,依据回路控制需求设计了该平台的各软件子系统,以及相互间的协同运行模式,搭建了平台硬件和开发了平台软件,并采用工业实际数据进行实验验证。结果表明:该平台为MSWI过程的智能建模与控制算法的进一步研究提供了可靠的工程化验证环境。