某重型燃气轮机发电机组半物理仿真系统开发

本文主要介绍了某重型燃气轮机发电机组半物理仿真系统的开发,旨在提升燃气轮机控制系统的验证与开发效率。该系统集成了真实机组DCS硬件及软件系统,实现了燃气轮机从启动到停机的全工况高精度仿真。通过构建硬件在环平台,该系统兼容实际机组的逻辑组态、操作界面等功能,为燃气轮机控制系统的设计与验证提供了有力支撑。该系统包括硬件控制系统、工程师站及模型站,能够模拟燃气轮机及其辅助设备的动态响应,满足运行人员培训、性能分析及控制逻辑验证等需求。

风电机组运行动态数字孪生建模及半物理仿真

面向数字孪生技术所提出的精准映射与实时仿真需求,针对大型风电机组复杂非线性运行特性,提出了一种多输入-多输出(multi-input multi-output,MIMO)有限差分域-混合半机理(finite difference domain-hybrid semi-mechanical,FDD-HSM)数字孪生建模方法,建立了含物理控制器的风电机组数字孪生半物理仿真系统。推导机组集成动态MIMO-FDD-HSM模型结构;定义可表征机组运行工况的有限差分回归向量,完成全工况下有限差分空间紧致凸划分、参数模型辨识以及非参数模型训练;联合物理控制器搭建风电机组数字孪生仿真系统,开展硬件在环实时仿真。结果表明:该仿真系统具有高精度、实时逼近能力。

基于RTW和DSP的风力发电机组半实物仿真研究

在纯仿真环境下,风机控制器的开发周期长,而且难以反映其动静态特性及非线性因素,因此提出了一种基于DSP目标代码生成和计算机软件仿真相结合的新型半实物仿真方法。首先在Simulink下搭建好系统模型,然后根据目标DSP型号对控制算法模型添加相应内核、外设并选定参数,再利用Matlab的RTW(Real-Time Workshop)功能直接编译生成目标代码,使其在DSP中运行,以构成控制器实物模型,同时保持与Simulink中被控对象数学模型进行实时数据交换,从而完成半实物仿真平台的搭建。通过对1.5 MW双馈式风力发电机组控制系统的半实物仿真,不仅验证了该方法的快速性和简易性,还体现出这种方式同时具备了Matlab强大数据处理能力和DSP外设扩展简便的双重优势。

燃气轮机发电机组半物理仿真实验教学系统设计

探讨了燃气轮机发电机组半物理仿真实验教学系统的设计。针对燃气轮机的动力装置占地空间大、运行和维护成本较高、安全风险较大、很难进行实际机组的实验教学工作等问题,建立了一套燃气轮机发电机组半物理仿真实验教学系统,该系统由燃气轮机实时仿真系统、发电机组实物系统和控制运行演示系统三部分组成,该实验系统根据燃气轮机发电机组进行了半物理缩比设计,并按照实际功能进行位置布放,利用数字仿真、半物理仿真和演示运行,实现了教学场景的沉浸性和教学方式的交互性,很好地解决了教学内容抽象、专业知识难以理解与实际运用相脱节的问题,直观再现了燃气轮机发电机组在实际工作过程中的工作特性,能够丰富教师的教学手段和教学方式,改变以往沉闷的课堂教学,真正做到虚实结合,适应经济社会快速发展对人才培养的新要求。

风力发电机组仿真演示系统研究与开发

针对风力发电系统的试验研究受到自然环境和现场条件限制的问题,基于Matlab/Simulink仿真平台,采用面向物理对象建模方法,根据风力发电系统的物理结构和运行特性对其仿真建模,开发了风力发电机组仿真演示系统,并将风力发电系统分解为若干个独立运行的子系统,通过控制结构连接整体。实例表明,本系统能够准确描述整台风力发电机组的动态行为,适合于教学仿真演示及控制技术研究。

风力发电机故障预测半物理仿真系统设计

设计了一种利用电信号进行风力发电机故障预测研究的半物理仿真系统,对系统的工作原理、硬件构成以及软件设计方法进行了描述。利用MATLAB仿真和实际数据处理实例,研究了风力发电机在非可控自然风况下快速傅里叶变换和小波变换等传统方法和新的方法处理电功率中非平稳故障信号实现故障预测的可行性和有效性。结果证明在难以获得实际风场数据的情况下,该方法是一种具有实际意义的研究风力发电机故障预测的方法。

风力发电机组大风下限功率运行控制方式分析

主要分析了不同的机力发电机组在大风下限功率下运行时有功和无功功率调节的方法,归纳了有功调节可以分为:启停机控制、偏航控制和变桨控制三种方式,对每种方式的进行了分析对比。对于不能对机组主控系统改造的风场可以通过远程监控启停机的方式实现功率限制,并提供了可行的启停控制策略。对于可改造主控系统的机组,分析了偏航方式与变桨方式的可行性,提出只能通过变桨的方式对单台机组的有功功率进行控制,并给出了变桨控制策略。使用风力机专业设计软件Bladed为工具,结合倍福控制器建立半实物仿真平台对变桨调节进行有功功率控制的策略进行了仿真,并通过实际风力机组中的应用表明该方法的可行性。最后对单机的无功控制进行了简单分析。

风力发电模拟实验平台的半物理模拟方法研究

基于统计风速模型和ARMA模型产生的模拟风速实现实验室的风速模拟,利用风电场采集的实际数据进行频谱校正,使之最大限度接近风电场真实风况。通过对风力机的风轮、传动轴、齿轮箱、变桨距系统及气动转矩的脉冲特性进行建模,实现从风的产生到传动链各环节的模拟,模拟过程在DSP中实现,由DSP给变频器发送转矩指令,变频器采用直接转矩控制调节异步电动机的电磁转矩。实验结果证明了该方法的可行性。

新型结构的四旋翼无人机视觉导航半物理仿真平台设计及试验

无人机视觉导航仿真实验能够验证算法的鲁棒性和精确度,加快算法的迭代优化。传统的基于计算机仿真模型的硬件在环仿真实验平台难以复现真实的视觉导航飞行过程,需要设计一种高精度的用于无人机视觉导航试验的半物理仿真平台。根据四旋翼无人机的特性和仿真模型,提出一种新型的由三轴转台和三轴桁架组成的6自由度机械结构,该机械结构可以在4.0 m×2.0 m×1.4 m的三维空间范围内真实地模拟四旋翼无人机的飞行姿态;根据设计的机械结构及其动力学特性,设计基于EtherCAT通讯的控制系统,同时实现真实物理环境飞行姿态模拟与虚拟动画空间同步飞行姿态仿真。测试结果表明:三轴转台的重复定位精度达到0.006°,三轴桁架的重复定位精度达到0.033 mm,动态误差精度达到0.04°和0.4 mm;通过室内外对比试验验证了仿真平台的有效性,表明仿真平台可满足高精度无人机视觉导航模拟的需求。

基于半物理仿真平台的风力机PID控制研究

针对变速变桨风力机组的特点,基于风力机半物理仿真平台,根据建立的组合风速模型及风力机不同的运行区域,研究了考虑机械传递、阻尼等因素的风力机PID控制方法,并进行了实验验证。结果表明,真实物理平台实验更能体现风力机的机械特性,建立的PID控制方法也较为贴近真实风机的控制特性。

风力机半物理仿真实验平台通信设计与实现

以建立风力机半物理仿真平台为背景,为实现上位机与下位机之间的通信,提出基于OPC、共享变量引擎技术来建立通信的方法。在分析了OPC、共享变量引擎技术的原理之后,利用LabView、RsLinx以及OPC Quick Cli-ent等软件,通过一系列的配置以及编程,实现了上位机对PLC的控制。仿真结果表明,通过OPC技术可以有效地、简便地实现LabView与PLC之间数据的实时交换,也进一步验证了风力机半物理仿真实验平台通信设计的正确性与有效性。

基于RT-LAB半物理仿真平台的永磁同步电机控制及谐波抑制技术

硬件在环(HIL)仿真技术相较于传统的全离线仿真技术,是伺服控制领域、电传动系统设计中的一种全新的测试理念及仿真技术。本文介绍了RT-LAB半物理仿真平台的组成,以及永磁同步电机控制使用到的逆变控制策略和调制策略。采用的控制策略主要包括MTPA及弱磁控制,采用的调制策略主要包括SPWM方式及SHEPWM方式。利用RT-LAB半物理仿真平台搭建的永磁同步电机实时仿真平台,可以进行控制算法、调制算法的半物理仿真验证。同时,利用永磁同步电机角度补偿策略提出二次谐波抑制算法,并进行了半物理仿真验证。结果表明:加入二次谐波抑制算法后,中间直流母线电压二次谐波含量有明显降低,逆变器输出电流总谐波含量也有较大改善。

基于半物理仿真的桶形基础平台沉浮过程研究

桶形基础平台在下沉和上浮的过程中 ,动态性能以及稳定性都会随吃水深度的不同而发生变化。应用半物理仿真技术 ,把仿真与试验有机结合起来 ,不仅有效地检验了平台控制系统 ,也对平台的运动特性进行了实时仿真。

卫星通信数传半物理仿真试验平台的构建与应用

提出了卫星通信数传半物理仿真试验方法,介绍了卫星通信数传半物理仿真系统平台的功能及设计原理。提出的卫星通信数传半物理仿真试验平台通过对仪器设备的控制来模拟卫星通信时不同工况的数传信号,将基于结构相似度的图像评价方法应用于数传质量评估中,实现系统信道数据传输质量的量化分析。在EMC实验室中,系统成功实现了数传链路的仿真试验,试验中的传输数据使用真实的卫星遥感图像,并采用与卫星上相同的数据处理方法,运行相同的星上协议。经试验验证,所提出的卫星通信数传半物理仿真试验方法能够有效建立数传链路各项参数与数据传输质量的模型,对影响数传能力的因素进行地面研究,并为数传故障分析提供依据和试验方法。

基于云计算、半物理仿真和多媒体技术的甘蔗制糖厂实训教学研究平台设计

讨论了利用云计算、半物理仿真和多媒体技术在设计大型综合自动化工厂(甘蔗制糖厂)实训系统中的意义,以及实现的方法。

空间延迟容忍网络半物理仿真平台的设计和实现

空间延迟容忍网络(DTN)架构通过"存储—携带—转发"等功能可以有效地支持具有长时延、高误码率、链路频繁通断等特性的深空通信网络。由于深空通信方面应用的实验不易搭载测试,于是,搭建准确可信的半物理仿真平台对深空通信任务的设计进行仿真论证是非常必要的。提出了支持各种特定的深空通信任务仿真的空间DTN半物理仿真平台。本仿真平台为深空通信新理论、技术等提供地面仿真与验证,为开展深空通信应用研究提供了分析工具以及测试手段。

机载光电平台地面测试系统目标模拟分系统的建模与半物理仿真实现

研究了在基于中科院长春光机与物理所研制的JDC型模拟设备的目标模拟方法.首先,根据多体运动学理论建立了载机飞行过程中光电平台与目标相对位置关系的仿真模型,依据方向余弦相等的条件得到了关于模拟设备的运动轨迹的非线性方程组.采用牛顿迭代法求解出非线性方程组的解.然后,使用该建模方法对载机俯冲、右盘旋两种航路进行了数值仿真,应用JDC型模拟设备对这两种飞行航路进行了半物理仿真.实验结果表明:此种建模方法是可行性的和有效的;同时,验证了JDC型模拟设备的控制精度.

基于飞控半物理仿真平台的1553B总线调度方法

1553B总线广泛应用于国内外航空电子系统。在简要介绍1553B总线通信的基础上,对1553B总线在飞控半物理仿真平台中实现总线数据调度、监视、存储及终端模拟等功能进行了详细的说明。目标机采用Vx Works实时操作系统,给出软件典型模块的设计方法,该设计方法提高了总线数据传输效率,显著减小总线负载率。仿真结果显示,1553B总线调度软件在飞控半物理仿真平台中有效实现预定功能,工作性能稳定,为研究1553B总线在其他半物理仿真平台中的应用和移植提供参考。

工程机械驱动控制系统半物理仿真平台设计

目前,半物理仿真已被广泛地运用于军事、汽车制造、工程机械Sim和ul高atio校n,实HI验LS）室也建称设硬领件在域回。路半仿物真理、半仿实真物（H仿a真rdw,a它re是-i指n-部Lo分op实际被控制对象或系统部件用高速运行的实时仿真模型来代替,

舰船物理场半实物仿真实验平台开发

该文针对舰船物理场海上测量实验经费耗费巨大且难于组织实施的问题,设计了舰船物理场半实物仿真实验平台。通过舰船物理场数学模型,模拟在不同航向和方位角情况下各类目标舰船通过时的物理场,采用声、磁和水压传感器感知物理场。实践表明,借助该实验平台,在实验室条件下就可以观测到舰船通过时的声场、磁场和水压场信号波形,并可通过测量存储的数据分析信号的时域和频域特征。