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。

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。

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。

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。

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。

重型车辆AMT硬件在环仿真试验研究

以重型车辆电控机械式自动变速器(permanent magent synchronous motor,AMT)样机开发为应用背景,基于MATLAB/Simulink/Stateflow/RTW与dSPACE软硬件系统,开发了重型车辆AMT硬件在环仿真试验系统。利用该系统实时验证组合型两参数换挡控制策略,并进行了平路起步、坡道起步以及连续加、减挡AMT样车道路试验。结果表明:所开发的硬件在环仿真系统能快速、有效地验证重型车辆AMT控制策略,正确评估其综合性能,为重型车辆AMT控制器的开发提供了很好的系统测试平台。

混合动力汽车多能源动力总成控制器硬件在环仿真系统

利用硬件在环仿真技术,建立混合动力汽车试验台,可以缩短混合动力汽车开发周期,降低开发成本。研制的混合动力汽车多能源动力总成控制器硬件在环仿真系统由动力模拟系统、能量反馈系统、试验台控制系统等部分组成。该系统能够初步实现混合动力车多工况间模式切换以及功率分配原则的测试和评价,并有效地解决了试验台的通用性问题,为混合动力汽车开发提供了很好的柔性试验平台。

基于硬件在环仿真技术的无级变速器试验系统研究

为合理评价CVT车辆的燃油经济性,结合了路面试验数据与软件仿真,建立基于硬件在环仿真技术的无级变速器(CVT)试验系统。CVT硬件在环仿真试验系统包括负载模拟,驾驶员模拟和油耗测量。负载模拟首先利用车辆路面试验数据,建立道路负载模型,再通过复合控制的方法,抑制多余力矩的产生,合理控制负载电机输出扭矩,模拟汽车行驶时的道路负载。驾驶员模型是将循环工况的目标车速和实际的车速作为模型的输入,目标节气门开度作为模型的输出,再通过电子控制器控制节气门开度模拟驾驶员动作。最后通过完成标准循环工况下的油耗测试和评价,验证系统的合理性。

基于dSPACE的4WS车辆硬件在环控制仿真研究

基于Matlab/Simulink/dSPACE开发了四轮转向(4WS,Four-wheel Steering)车辆控制系统的硬件在环仿真(HILS,Hardware In the Loop Simulation)快速开发平台。在此平台的基础上,利用HILS技术实现了各控制算法鲁棒性能的评价和实际车辆执行电机死区的控制,结果表明基于μ综合鲁棒控制方法有较好的综合性能。因此设计开发的4WS硬件在环仿真开发平台为先进控制算法的分析与设计、开发和评价及ECU的开发提供理论指导和技术支持。

MATLAB环境下的分布式硬件在环仿真技术研究

采用主机-客户机多机并行运行技术途径,对MATLAB软件环境中的硬件在环仿真技术进行了研究,解决了要求运算精度高、运算量大的复杂系统在实时仿真时面临的困难,并以某型履带车辆电传动系统为研究对象,开发了集电传动控制系统硬件、车辆及路面环境仿真模型、虚拟视景为一体的分布式硬件在环仿真平台。仿真平台验证了研究成果的有效性,对复杂系统硬件在环仿真研究提供了一种简洁、科学的手段。