基于硬件在环仿真的DFIG并网系统开环模式谐振风险及验证

开环模式谐振理论是阐释风电并网引起的电力系统振荡机理的研究成果,其中基于平均模型的离线时域仿真结果可信度存疑。为提升开环模式谐振的工程指导可靠度,首先基于硬件在环仿真,组建了用于验证开环模式谐振的半实物实验平台;其次建立双馈风电场并网系统的小信号模型,提出开环模式分析通用方法评估系统振荡风险;最后以两个算例进行了开环模式谐振现象的分析与实验。得到结论:硬件在环仿真的结果符合开环模式分析的结果,在开环模式谐振条件下,系统稳定性下降。留数法可以较为准确地预测系统闭环模式,系统参数的合理整定可以减小开环模式谐振带来的影响。

基于Pixhawk飞控的硬件在环仿真系统设计

Pixhawk飞控在民用无人机(UAV)领域得到广泛应用。为了在Pixhawk飞控上实现硬件在环仿真功能以达到验证飞控飞行性能的目的,设计了基于Pixhawk飞控的四旋翼无人机硬件在环仿真系统。通过构建四旋翼机体模型,实现模型在电机转速信号的驱动下输出位姿数据;位姿数据传输到飞控并重构为模拟传感器数据,飞控内核对传感器数据处理后输出电机转速信号驱动模型飞行,由此构成飞控硬件在环的仿真环路。在测试中使用相同航线进行了仿真飞行与真实飞行,并计算2种飞行模式数据的相关系数,系数普遍高于0.85,表明获得了较为逼真的仿真效果。

基于VeriStand的硬件在环仿真系统在LF 2204动力换挡拖拉机上的应用

考虑到新的测试软件被开发后,拖拉机实车测试的安全性,有效性和高经济性等多方面因素的影响,提出了一种基于NI-VeriStand的HIL(硬件在环仿真系统)在LF 2204动力换挡拖拉机控制系统上的应用,基于仿真软件SimulationX对动力换挡拖拉机设计整车仿真模型,通过该模型应用HIL仿真系统对动力换挡控制系统策略软件进行全面的功能测试,以确定该控制系统的可靠性、完整性。

自适应巡航系统硬件在环仿真精度提升研究

由于被控车辆模型精度直接影响自适应巡航系统硬件在环仿真与实车测试的吻合度,提出利用实车测试外特性数据校准被控车辆模型的方法,进而提升系统仿真精度。首先,基于自适应巡航系统架构,搭建了仿真系统。然后,根据实车测试外特性数据对基础车辆动力学模型和逆纵向动力学模型进行逐级校准。最后,利用校准前和校准后的模型分别进行自适应巡航系统加速行驶工况、制动减速工况和跟车行驶工况仿真,并与实车测试结果进行对比分析。结果表明,利用实测数据校准被控车辆模型的方法可以显著提升自适应巡航系统硬件在环仿真与实测数据的吻合度。

基于RTDS的高压大容量双向变流器控制器硬件在环仿真研究

城市轨道交通系统中,地铁列车会频繁启停,在启动时会消耗大量电能,而在制动时产生的能量约占牵引能耗的40%。为了充分利用地铁制动能量及稳定直流接触网电压,高压大容量双向变流器得到广泛应用。RTDS (Real-time Digital Simulator)仿真器是功能强大的实时数字仿真装置,通过建立高压大容量变流器的离散仿真模型、与实际控制设备连接形成半实物仿真系统,可实现系统动静态特性的实时模拟,从而大幅提高研发效率。本文建立了高压大容量双向变流器仿真模型,结合实际硬件控制器构建了硬件在环仿真系统,验证了控制器硬件及其搭载控制策略的有效性。

基于硬件在环的光储系统实验教学平台设计

现有新能源发电实验平台存在利用率低、交互性差等问题,难以满足培养学生解决复杂工程能力的要求。借助硬件在环仿真技术,设计并开发光伏-储能互补发电综合实验教学平台。基于该平台,设计了从基础教学到探索类实验项目,并具有可扩展性,实践表明,该实验平台实用、便捷,可快速实现先进控制算法在光储领域应用的教学实践。对培养新工科建设下的高水平卓越工程师具有重要作用。

一种高速直线电机定位测速系统硬件在环仿真

高精度高实时性的定位测速系统对高速直线电机的稳定运行至关重要。为验证基于激光阵列的定位测速系统对高速直线电机控制系统的适用性,该文首先分析了激光阵列式编码器的工作原理,推导了定位测速系统参数设计的约束条件。其次建立了编码器及激光传感器阵列的数学模型,根据给定的位置信息产生脉冲信号驱动激光器,以模拟传感器在不同速度下产生的光脉冲信号,根据检测的光脉冲信号来计算动子位置和速度。最后基于所研制采集器、脉冲发生器、多通道模拟器及控制器,构建了一套定位测速硬件在环仿真系统。通过对比给定的位置/速度与检测到的位置/速度的数据结果,量化测量误差。通过与电机控制系统的硬件在环闭环系统联合仿真,验证了该方法的有效性,且能够为位置与速度检测算法的改进与仿真验证提供良好的测试平台。

基于RTDS的直驱风机硬件在环实验方法

为实现风电机组硬件在环平台的通用性,文中在环实验平台搭建了通用风电机组硬件,完成了风电机组的优化控制。针对直驱风机在电网电压不平衡或不对称的情况下影响直驱风机正常运行的问题,文中采用基于正序和负序的电流解耦算法消除负序电流以保持恒定的输出功率。通过抑制故障时风电机组的无功功率两倍频波动,使有功和无功基准值均为0,电网无功功率两倍频波动分量的幅值为0,达到消除负序电流使风电机组稳定输出的目的,并在该实验平台进行仿真验证。实验结果表明,风电机组有功功率输出保持不变,显著提高了风电机组并网的适应性,验证了该方法的合理性和有效性。

基于RTDS和PLC的配电系统硬件在环仿真平台

该文基于实时数字仿真器(RTDS)和可编程逻辑控制器(PLC)研发了配电系统硬件在环仿真平台,该平台由Nova Cor仿真器、I/O、PLC、HMI触摸屏和计算机组成。Nova Cor仿真器用于模拟配电系统运行状态;I/O板卡用于数据实时交互;PLC和HMI触摸屏用于调整配电网络结构和负荷,并实时监测配电系统的运行状态。该仿真平台采用模块化设计,可根据实验需要调整系统网络结构和运行参数,并通过开发相应的输入输出接口实现信息实时交互,提高了仿真平台的灵活性和可操作性。

基于V2X和自动驾驶HIL联调的仿真测试系统开发

随着智能网联汽车的快速发展,车用无线通信(V2X)技术在智能交通领域发挥着越来越重要的作用,因此行业内对V2X和自动驾驶相关的硬件在环(HIL)融合测试需求也越来越高。由于V2X HIL系统与自动驾驶HIL系统两者相互独立,在实际应用中尚缺少对两者相关应用场景及功能进行全链路的闭环仿真测试系统。基于dSPACE平台HIL仿真系统及V2X HIL系统的联调过程,搭建了一套能够同时验证蜂窝车联网(C-V2X)通信功能和单车智能感知功能的HIL联调仿真测试系统。测试结果表明:通过对V2X应用场景的仿真,该系统能够正确实现对单车智能驾驶功能测试、V2X被测算法的验证及预警功能显示,由此验证了联合仿真平台的有效性。

基于多控制器硬件在环的风电场仿真分析及应用

为准确反映风电机组及风电场并网控制性能,加速风电场并网控制策略研发及验证,基于实时仿真系统提出风电场多控制器硬件在环的仿真方法,通过建立风电场详细模型,设计各部分模型之间及与实际控制器的数据交互机制,实现了包含风电场功率控制系统及10台风电机组主控的多控制器硬件在环实时仿真。进而采用实测数据,进行控制链路时延仿真分析并验证机组电磁暂态特性、风电场功率控制特性的仿真准确性。基于所建立的仿真平台,对风电场一次调频控制策略进行计及机组载荷变化的平台验证,并在实际风电场中得到应用。

多元用户互动的能源互联网硬件在环仿真

近年来,随着能源互联网技术的不断发展,亟需能够实现能源互联网仿真的方法作为研究基础。本文在此背景下提出了一种基于RTplus(一种实时仿真软件)的多元用户互动的能源互联网实时仿真建模方法,其上位机实现信息通信网络的模拟,下位机依托MATLAB/SIMULINK中多种能源的基础元件库,采用基于现场典型数据的建模方法实现了电、热系统关键设备的建模,能够1∶1复现现场能量波动,与仿真平台连接的能源互联网设备能够以更接近现场的方式闭环测试。最后,本工作以某国家重点研发项目中大型工业园区配用电关键设备—能量管理系统为例,搭建硬件在环仿真平台,验证了所提实时仿真建模方法的正确性。

基于摄像头仿真注入的自动驾驶HIL测试系统研究

为了解决自动驾驶汽车高效测试及自动驾驶硬件在环(Hardware In the Loop,HIL)测试中摄像头仿真的真实性要求,提出并搭建了一种基于摄像头仿真注入的自动驾驶HIL测试系统。该系统根据真实摄像头参数进行建模仿真,并基于图像处理进行眩光、遮挡、雨雾模糊等外部干扰仿真模拟,然后通过视频注入设备将仿真的摄像头画面传输给被测控制器,最后在NI-PXI实时系统的环境下进行模型实时运行与数据实时闭环交互,实现整个HIL系统的实时闭环测试。通过摄像头仿真测试及动态目标车辆测距测试并进行验证,结果表明,HIL系统具有很好的可靠性和准确性,可以很好支撑自动驾驶相关功能的测试,大幅缩短自动驾驶车辆的测试周期。

基于自适应精度法的硬件在环仿真技术研究

针对硬件在环仿真技术寻求更短的仿真时间步长与保证仿真实时同步性需求上的矛盾,提出自适应精度法来解决硬件在环仿真的实时同步问题.首先,依托硬件在环仿真系统架构,分析系统运行过程中的软硬件通信延迟;其次,依据仿真时间步长与单步仿真运算时间相匹配原则,提出自适应精度的算法流程;最后,以实际交叉口为例,应用基于自适应精度法的公交优先硬件在环仿真进行实例验证.实验结果表明,所提出的自适应精度法能最大限度地使仿真软件虚拟检测器的工作频率接近现实信号机检测器的工作频率,提高仿真软件与现实信号机的通信频率,减少硬件通信延迟,有利于硬件在环仿真技术的推广与应用.

永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真系统开发

随着永磁同步电机应用日益广泛,驱动电机控制器的开发和测试成为制约伺服系统性能的重要因素。本文搭建了一个永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真平台,以实现驱动电机控制器的开发和测试。首先搭建了永磁同步电机、两电平三相电压型逆变器、旋转变压器的数学模型,在硬件平台上实现数学模型的编译和仿真,并与真实的电机控制器组成实时仿真系统。最后在一定工况下对系统进行实验。实验结果表明电机模型可以对外界条件做出正确的响应,并且各项参数指标的脉动范围正常,证明了本文所搭建的永磁同步电机硬件在环系统能够实现对真实电机控制器的开发和测试,具有缩短开发周期、降低开发成本、实验可重复性等优点。

面向新型电力系统的数字实时硬件在环仿真综述

随着新能源的接入比例不断升高与电力电子设备的广泛应用,数字实时硬件在环仿真已经成为新型电力系统仿真分析的重要手段。在此背景下,综述数字实时硬件在环仿真的国内外研究现状,讨论提高仿真效率与精确度的关键技术,以及该过程中存在的疑难点。从数字实时硬件在环仿真的发展历史出发,首先讨论数字实时仿真的元件建模,包括Ron/Roff与L/C两类器件建模方法;随后归纳戴维南等效、诺顿等效与频率相关网络等值三类接口电路等效方法;接着讨论高速率并行算法、基于不同计算单元的仿真平台架构与硬件在环仿真的类型;然后总结典型数字实时硬件在环仿真的基本流程及其在新型电力系统中的应用实例,最后总结各类架构与算法的优缺点、适用场景。

HMCVT多控制器硬件在环仿真测试与研究

本文通过分析液压无级变速器的特性及控制系统原理,基于Matlab搭建了被控对象物理模型,包括发动机模型、变速箱模型和车辆动力学模型等,构建了支持ECU、TCU、BCU多控制器联调的硬件在环仿真测试环境,用于三种控制器的闭环测试。同时还搭建了简易的ECU模型,通过开关切换模式用于选择ECU控制器模式。利用该平台对控制系统的主要功能进行测试,验证了仿真模型及测试平台的可行性,能够满足软件测试需求。通过该系统提前发现问题,可降低控制器开发成本。

NI推出交钥匙HIL仿真仪，提升了硬件在环测试系统的可自定义性

美国国家仪器公司（简称NI）宣布推出基于开放式模块化架构的交钥匙HIL仿真仪，旨在帮助汽车和航空航天行业的嵌入式软件测试人员维护软件质量，同时应对日益紧迫的时间要求、不断变化的测试需求以及人手缩减等各种挑战。

柴油机高压共轨供油系统硬件在环仿真的设计

在对柴油机高压共轨电控供油系统进行分析的基础上,设计了硬件在环仿真系统.仿真系统的设计包括方案设计、硬件设计、软件设计、通信系统设计、发动机仿真模型的建立等.由于采用了CAN通信协议,系统的输入和输出全部可从PC机上得出,在减少设计成本的同时,提高了系统的灵活性.柴油机高压共轨电控供油系统的开发过程表明,运用硬件在环仿真系统进行硬件和软件的开发和测试,节约了开发成本,缩短了开发周期.

基于Simulink与veDYNA联合仿真平台的AMT硬件在环试验研究

开发了包括测试系统硬件、AMT车辆实时仿真模型和试验管理软件的AMT硬件在环测试平台,构建了基于Simulink与veDYNA联合仿真平台的AMT人车路闭环系统实时仿真模型,进行AMT控制系统换挡性能硬件在环测试,并与AMT样车试验结果进行定性与定量对比分析。结果表明,硬件在环仿真试验结果与样车测试结果基本一致,具有较好的换挡品质,验证了所开发的硬件在环测试平台的可信性与准确性。