无人机舵机HIL仿真方法研究

为简化编程及优化控制律,介绍了一种无人机舵机的H IL实时仿真方法。详细设计了系统硬件,构建了基于S imu link的舵机控制系统H IL仿真模型,可实时在线调整模型参数及监视仿真数据,实现了舵机的位置随动控制。实验结果表明,系统具有较好的实时性,能够较全面验证舵机控制软件的可靠性,加快了舵机及无人机的研制。

基于TTP/C总线的开放式电子控制器的设计及HIL仿真试验研究

开放式电子控制器具有模块化程度高、可靠性好、维护方便、全寿命周期成本低等特点,是未来航空发动机电子控制器的发展方向之一。基于自主开发的TTP/C总线构建了1个拥有3个智能节点的开放式电子控制器,实现了主机控制器与TTP/C总线控制器的接口设计,以及转速信号和油针位置信号的采集及其闭环控制和转速闭环控制功能,利用FADEC系统接口模拟器开展了HIL仿真试验研究。研究表明:基于TTP/C总线构建的开放式电子控制器的各智能节点能协调可靠地实现发动机的控制功能,同时具有实时性好、安全性高、开发维护方便等特点。

FADEC可靠性试验HIL仿真自动化技术研究

针对航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)系统电子控制器可靠性试验中硬件在环(HIL)仿真测试的执行过程,开展了测试自动化技术研究,提出按名义执行时间设计脚本的分层封装方法,实现脚本模块执行时间误差受控,提高了脚本的模块化程度,有利于各层脚本执行时间的精确调试和顶层测试任务脚本的开发。设计了外部辅助脚本的自动流程整合方式,实现非自动化软件工具的快速整合,提高了自动运行流程的构建效率。经过某型电子控制器1000 h可靠性摸底试验验证,测试流程自动化运行流畅,报表输出完整,任务脚本执行时间误差稳定受控,满足试验过程的自动化需求。

基于HIL仿真系统的TCU应用软件测试

以d SPACE公司的HIL仿真测试系统为例,介绍了HIL仿真系统的软硬件组成及搭建方式。从TCU应用软件开发的角度研究了三种重要的HIL仿真测试内容,并分析其重要作用。结论是基于HIL仿真系统可以提高TCU应用软件开发的效率、提升软件质量、节约开发成本,HIL仿真系统满足了当前TCU软件开发形式的需求。

一个用于汽车HIL仿真器的三维虚拟现实的实现

自上个世纪八十年代以来,汽车行业在将机电一体化工程应用于汽车产品方面取得了突破性的进展。在这一过程中,各类仿真器被广泛运用于汽车产品的开发。这反过来又推动了相关仿真器本身的研究与发展。文中介绍了为一个汽车HIL实时仿真器开发的三维虚拟现实的实现方案。

基于车载以太网的HIL实时仿真测试平台的研究及应用

利用以太网配置工具生成同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信的Simulink模型服务接口,采用MATLAB软件创建HIL仿真模型,应用Python语言开发支持车载以太网DoIP诊断的上位机,并基于Dspace实时仿真平台搭建HIL实时仿真测试平台。结果表明:该平台可以模拟基本驾驶操作测试,同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信测试,并可以对车载以太网报文进行E2E校验;利用诊断上位机可以进行CAN/CANFD通信和DoIP通信的UDS诊断操作。

基于HIL的变流控制器实时仿真测试平台研究

针对变流控制器在研发测试阶段使用实际装置高压测试环境时风险高、代价大的问题,设计了一套基于HIL的变流控制器实时仿真测试平台,通过实时仿真模型代替实际装置对变流控制器进行了实时仿真测试研究,并将实时仿真测试结果与实际装置试验结果进行了对比。结果表明:所提实时仿真测试平台能够基本准确反映变流模块的动静态特性,为后续基于实时仿真测试平台开展相关控制算法的学术研究提供了技术支撑。

多电平逆变器实时仿真平台研究

针对设备研发测试阶段实际装置测试中风险大、代价高的问题,研究开发了一套基于HIL仿真理论的多电平逆变器实时仿真试验平台。首先,根据多电平逆变器的硬件架构,提出了实时仿真的整体方案;然后,建立了基于CPU与FPGA多处理器分布式运算机制的实时仿真模型;最后,结合实际控制器硬件,搭建了相应的HIL仿真试验平台,并与实际装置进行了试验对比。结果表明:该实时仿真平台,能够替代多电平逆变器中大功率实际装置部分,缩短其控制器的开发周期,降低试验风险和成本。

RTX在半实物仿真中的软件开发方法

ArdenceRTX在半实物仿真应用的软件开发方法,RTX采用扩展硬件抽象层为Windows安装实时子系统(RTSS)。仿真软件由RTSS和Win32进程组成。RTSS进程采样执行器所蕴涵的控制信息,然后通过模型解算得到控制对象的各个状态信息,并由DA转换器输出给物理传感器。Win32进程完成对仿真过程关键数据的显示功能。

发动机HILS系统中曲轴转速与凸轮相位信号模拟

为了实现发动机HILS系统中曲轴转速信号与凸轮轴相位信号的精确模拟与同步,在了解这2种传感器工作原理的基础上,针对某四缸多点电控燃油喷射汽油机进行标定实验,测得曲轴与凸轮轴传感器信号随转速的变化规律及相互间的同步关系.在基于xPC Target的双机系统开发环境中,利用Matlab/Simulink/Stateflow等工具建立这2种信号的模拟及同步模型,针对不同转速下发动机台架测试数据和模型平台仿真结果进行对比实验验证.结果表明,该模型设计方法简单,信号模拟精度高,信号同步关系精确,具有很强的通用性,可以很好地满足发动机ECU HILS系统开发平台的需求.

风力发电机组在环仿真测试系统的开发与应用

利用HIL仿真,可在风力发电机组整个产品尚未成型阶段,对关键零部件进行测试和初步参数匹配,建立某些系统的准确数学模型,缩短设计、研发周期。文章通过对在环仿真测试系统的开发与应用的介绍,结合3 MW风力发电机组控制系统测试,展示了这种半实物实时在环仿真的测控技术。

燃料电池无人机动力系统半实物仿真

针对燃料电池无人机(UAV)动力系统飞行测试困难的问题,为了提升动力系统设计与开发水平,以燃料电池、锂电池、DC/DC功率转换器、电子调速器和直流无刷电机组成的动力系统作为实物介入,无人机动力学、自动驾驶仪、螺旋桨、飞行环境等数学模型为软件部分,无人机的油门信号控制及飞行过程中电机的载荷等为模拟仿真部分,以信号发生器、测功机及扭矩加载装置为软硬件接口,设计并搭建了燃料电池无人机动力系统半实物(HIL)仿真平台。面向典型任务剖面,基于状态机管理策略,对燃料电池/锂电池电动无人机的动力系统进行了半实物仿真研究,分析了半实物仿真平台和管理策略的有效性和实用性。

基于实时虚拟仪器的发动机硬件在环仿真信号模拟器

针对目前发动机信号模拟器实时性差、模拟信号类型单一的问题,提出一种基于实时虚拟仪器的发动机硬件在环仿真(HIL)信号模拟器的实现方法。首先阐述了模拟器的总体架构方案;其次给出发动机信号调理的硬件方法,详述了油门踏板等传感器的硬件连接;然后以曲轴、凸轮轴信号发生器为例阐述LabView和Simulink混合编程技术在发动机信号软件模拟中应用;最后给出系统调试结果。该信号模拟器完全满足实际使用需求。

基于硬件在环仿真系统的整车经济性仿真

硬件在环仿真系统已经成为发动机控制器开发过程中非常重要的工具和平台,对于提高控制器开发效率发挥着重要的作用。分析某发动机硬件在环仿真台架结构及如何使用仿真台架进行整车发动机经济性仿真计算,并通过实例体现硬件在环仿真系统在汽车整车经济性仿真的应用及相比传统实体台架的优势。

多堆燃料电池系统空气供应解耦控制器设计

大功率多堆燃料电池空气供应系统控制由储气罐控制、各堆进气流量节流阀控制以及进气压力背压阀控制构成。试验分析发现,在节流阀与背压阀控制之间存在较强耦合性。为此,基于多堆空气系统架构,采用相关技术来辨识其空气供应子系统在稳态工作点附近的局部线性化传递函数矩阵,并基于前馈解耦补偿技术,实现多堆空气系统储气罐、节流阀与背压阀在稳态工作点附近的相对独立控制。实验结果表明,该方法可实现多堆燃料电池空气供给系统的供给压力、进气流量与进气压力的解耦,具有良好的解耦效果和实用性能。

基于dSPACE的液压式主动稳定杆实验平台设计

为研究液压式主动稳定杆对汽车在高速转向时侧倾稳定性的影响,设计并实现了液压式主动稳定杆硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真实验平台。以单/双轴通用稳定杆实验台架为基础,使用MC9S12DG128单片机为核心设计控制器,利用dSPACE实时仿真系统运行整车动力学模型,研究典型转向工况和不同类型路面激励情况下的液压式主动稳定杆对车辆侧倾稳定性的改善情况。实验结果表明,该实验平台能够很好地模拟实验环境,为主动稳定杆系统的开发提供了有力的支持。

利用组合铰建立汽车多体运动学模型

为了满足HIL技术对适时仿真环境的要求 ,提高仿真速度 ,本文利用多体理论提出了组合铰的思想 ,建立了双作用臂悬架组合铰的运动学模型 ,并利用所建立的组合铰得到一个简化的汽车模型 ,该模型的运动学方程和约束方程的规模大大降低。本文对简化前后的两种汽车模型在同一个环境下进行了仿真计算 ,仿真结果表明 :利用组合铰建立的模型在不降低仿真精度的前提下节约了约 2 / 3的CPU计算时间 ,该模型能够应用于HIL技术。

某辅助动力装置试验故障分析

基于部件法建立了某辅助动力装置的数学模型,硬件在回路(HIL)仿真试验器上验证了建模方法的正确性和数学模型精度。在此基础上,采用故障注入的方法修改数学模型。在HIL仿真试验器上再现了APU试验时出现的故障现象。通过分析找出了故障原因,为排故工作的开展提供了正确的指导。

乘用车稳定性自抗扰控制策略

为了提高汽车驾驶过程中的安全性能,研究传统乘用车的操纵稳定性控制策略,并采用分层控制结构设计稳定性控制系统.控制策略包含参考模型、UniTire轮胎模型、参数估计模块,控制量期望值计算模块、自抗扰控制(ADRC)部分及直接横摆力矩分配和滑移率控制模块.采用动力学计算的方法估计质心侧偏角,将估算得到的质心侧偏角和传感器采集得到的横摆角速度作为控制变量.当控制变量超过设定门限值时,采用ADRC计算横摆力矩.基于UniTire轮胎模型建立主动横摆力矩和车轮滑移率的关系确定目标滑移率,通过变参数PID实现滑移率控制.应用硬件在环仿真(HILS)平台分别进行单移线和双移线仿真实验,结果表明:所提出的稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值.

2017 EMC Europe国际学术研讨会——提名文章(二)

由于电动汽车和混合动力汽车动力总成的电气化，对车辆的电磁兼容性（EMC）产生了巨大的挑战。所用的电力电子部件产生的宽带干扰可能会影响车辆内12V系统的部件。为了应对这些挑战，牵引系统要完全的屏蔽且与车身隔离。对于车辆部件，CISPR25的现行版本增加了一个附录，该附录包括了动力总成部件、新的测量布置和修订后的限值，标准中给出的几乎所有的布置，需要使用直流电源给位于屏蔽室内的受试装置（DUT）供电。由于实际牵引电池容量有限，试验时不得不使用电网供电。本文研制了一种模拟电动车辆牵引电池的无源阻抗网络。首先测量了360V混合电池包的阻抗。基于这些测量，给出了表示电池阻抗及其特征值和谐振点的等效电路。使用此等效电路，设计无源阻抗网络用于高压牵引系统部件的EMI试验。最后，使用电动车辆牵引系统环路布置中集成在硬件中的牵引系统部件验证了此无源网络。