基于RTW和视景仿真的经纬仪跟踪控制仿真测试系统
熊帅;付承毓;刘子栋
【摘要】Testing on theodolite tracking control system is very important for the theodolite development. The function structure of the simulation test system was established. Real-time Workshop (RTW) was used to realize the tracking control algorithm fast. The virtual target motion scenes, which accord with the theodolite imaging character and effect and satisfy various simulation test demands, were rendered real-time based on the visual simulation technology. The practical applications show that this simulation test system can be used to test theodolite tracking control system and solve the limitation of traditional indoor test methods. It is not only convenient and fast, but also targeted and repeatable. The test system is quite useful to analyze and design theodolite tracking control system.% 在经纬仪研制中，对跟踪控制系统的测试具有十分重要的意义。构建了经纬仪跟踪控制仿真测试系统的总体功能结构，通过Real-time Workshop (RTW)完成了跟踪控制算法的快速实现，通过视景仿真完成了符合经纬仪成像特性和效果，满足各种仿真测试需求的虚拟目标运动场景实时渲染。实际应用表明，仿真测试系统达到了对经纬仪跟踪控制系统进行测试的目的，解决了传统室内测试方法局限性大的问题，不仅方便快速，而且具有针对性和可重复性，十分有利于实际经纬仪跟踪控制系统的分析与设计。
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2013(000)005
【总页数】8页(P13-20)
【关键词】光电经纬仪;仿真测试;RTW;视景仿真
【作者】熊帅;付承毓;刘子栋
【作者单位】中国科学院光电技术研究所，成都 610209; 中国科学院光束控制重
点实验室，成都 610209; 中国科学院大学，北京 100049;中国科学院光电技术研
究所，成都 610209; 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209;中国科学院
光电技术研究所，成都 610209; 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209; 中国科学院大学，北京 100049
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
0 引言
光电经纬仪跟踪控制系统的性能是其总体性能最重要的指标之一。在经纬仪研制中，需对设计好的跟踪控制系统进行反复的、有针对性的测试以保证其性能。首先实现使用的跟踪控制算法，然后通过相关测试方法对跟踪控制系统进行测试，并根据测试结果指导算法的分析与再设计，如此反复以最终满足研制需求。
对于算法实现，其一般流程是：首先根据经纬仪对象特性、相关技术指标等设计合适的控制算法，由此建立Simulink模型并进行仿真验证，然后手工编写代码实现算法并下载到控制器上，进行实验验证后再根据实验结果对算法进行再分析与再设计。这样的实现过程需进行大量的代码编写工作，且无法方便地进行算法相关模型和参数的修改，导致的结果就是开发周期长、成本高。
对于跟踪测试，最基本的测试方法是通过实际外场实验。但外场实验极大地受到人
力和物力的限制，成本高昂，且无法进行重复性的实验。基于此，研究人员努力寻求室内条件下的测试手段。典型的室内测试方法包括等效正弦法、等效目标法，光学动态靶标[1]等。等效正弦法使用等效正弦来引导经纬仪跟踪，但当实际目标机
动性较强时，等效正弦的跟踪误差与实际目标的跟踪误差有较大的出入，因而适用范围不大。等效目标法将目标的运动过程简化为等速、等高、直线运动，但实际目标的运动特征却远远复杂于此。光学动态靶标是通过电机带动平行光管来模拟目标运动，改变电机转速、光管长度等可模拟出具有不同角速度和角加速度的运动轨迹，但其缺点同样明显：运动轨迹单一固定、运动区域有限、无法很好地同时满足特定角速度和角加速度的要求。
为了解决上述算法实现和跟踪测试中存在的问题，本文研究了一种仿真测试系统：一方面利用RTW直接从算法Simulink模型产生优化的、可移植的标准C代码，
不需修改即可下载到控制器上使用，省去了大量的代码编写工作且相关参数能够方便地在线调整；另一方面则利用视景仿真渲染出符合经纬仪成像特性和效果、满足各种仿真测试需求的虚拟目标运动场景作为测试场景，避免了外场实验成本高而传统室内测试方法局限性大的问题。
1 仿真测试系统总体结构
仿真测试系统的目标是能够快速方便地对经纬仪跟踪控制系统进行测试，首先需要在控制器上快速实现跟踪控制算法，其次需要在室内条件下模拟出满足各种跟踪测试需求的目标运动场景。基于这个目标，设计的仿真测试系统的总体结构如图1
所示。仿真测试系统工作原理如下：建立跟踪控制算法Simulink模型，通过Matlab的RTW工具将此算法模型直接转化为标准的C代码并下载到经纬仪控制
器上，由此可以快速的实现算法并对经纬仪执行机构进行驱动和控制；通过视景仿真技术实时渲染出虚拟目标运动场景，将场景中目标的脱靶量信息传递给经纬仪控制器进行跟踪，控制器则将经纬仪视轴姿态返回给视景仿真计算机以更新虚拟场景，
由此形成闭环。通过视景仿真可渲染出各种目标运动特性的虚拟场景，经纬仪对虚拟场景中目标的跟踪情况则反映了跟踪控制系统的性能，由此达到了测试的目的。图1 系统结构Fig.1 System structure
2 基于RTW的算法快速实现
2.1 RTW简介
RTW是Matlab/Simulink的重要功能模块，它是一种基于Simulink的代码自动
生成环境，通过它可以将Simulink模型直接转换为优化的、可移植的标准C代码。此生成的C代码可以在各种各样的实时或非实时的软硬件目标环境中运行，可以
在普通的PC硬件平台、DSP、微控制器(microcontroller)上运行，也可以在Windows、DOS或各种商用、个人的实时操作系统上运行，如xPC，VxWorks 等。它实现了从系统设计到实现的完美过渡，大大减轻了软件工程师的编码工作量，并能避免大部分常见错误，缩短开发周期[2]。
2.2 xPC 目标(Target)方案
xPC是Matlab提供的一种用于产品原型开发、测试和配置实时系统的PC机解决途径。xPC目标采用了宿主机―目标机的“双机”技术途径，宿主机和目标机可以
是不同类型的计算机。其中，宿主机用于运行Simulink，而目标机用于执行所生
成的代码，二者之间通过以太网或串口线连接来实现宿主机和目标机之间的连接通信。
xPC目标方案的开发过程是：首先在宿主机建立Simulink模型并进行仿真前的参数配置，然后用RTW和VC编译器将模型编译为一个可执行文件下载到目标机。目标机通过xPC实时内核，运行由RTW生成的可执行程序，通过I/O通道与外
部实物进行数据交换，即实现了半实物的实时仿真测试过程。
2.3 算法快速实现
在仿真测试系统中，利用RTW和xPC目标方案来完成算法的快速实现，采用普
通的PC机作为宿主机，目标机作为经纬仪控制器，则由PC104担任。实现过程如下：首先在宿主机上建立跟踪控制系统Simulink模型，模型中包含了各种I/O 操作模块，可以从数据接口板上读取各种经纬仪传感器的数据进行处理，也可以将控制信号写入接口板以驱动经纬仪执行机构。然后对RTW各种选项进行配置，包括选择定步长积分器、设置各种优化选项、选择xPC Target作为目标环境等，配置好后即可生成可执行的模型代码文件，之后将其下载到目标机即PC104上即可作为控制程序使用。通过这样的实现过程，在建立好跟踪控制算法Simulink模型后，不再需要手工编写代码得到可执行程序，而是直接由RTW生成并通过xPC 实现快速的仿真测试，且模型相关参数能够在线进行调整。
3 基于视景仿真的测试场景
视景仿真是虚拟现实技术和系统仿真技术的结合，已经广泛应用于军事航空工程等领域之中。它以计算机技术为核心，生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的虚拟环境，并允许人、机和虚拟环境间进行动态交互。利用视景仿真可以渲染出符合经纬仪成像特性和效果、满足各种仿真测试需求的虚拟目标运动场景[3]，可以作为测试场景供经纬仪跟踪控制测试使用，其关键部分主要包括目标轨迹仿真、各模型三维建模和基本场景渲染、成像特性模拟、实时图像效果添加等。
3.1 目标轨迹仿真
为了对跟踪控制系统进行测试，需要能够仿真出满足各种特定角速度和角加速度要求的目标运动轨迹。准确的目标轨迹仿真方法是基于目标的动力学模型，即获取目标动力学特性后进行仿真，但这种方式比较复杂，许多目标的相关动力学参数也很难获取，且仿真目的并不针对跟踪性能测试，难以仿真出符合测试需求的运动轨迹[4]。在仿真测试系统中，采用了两种方法来进行目标轨迹仿真。
第一种方法是基于实际外场实验数据，经纬仪外场实验数据中包含了时间、目标相对经纬仪的方位角A、俯仰角E以及距离R(测距系统)等，测量模型如图2所示，
通过坐标变换可得对应时间下目标在三维世界中的坐标，变换式如式(1)。其中X
轴为正东方向，Y轴为正北方向，经纬仪方位角A在正北方向为0。经过坐标变换后得到了目标空间位置序列，若此序列中时间间隔不符合场景仿真帧率或间隔过长导致场景中目标“跳动”现象，可以对数据进行插值处理，可选用拉格朗日插值或三次样条插值等。
第二种方法是基于目标运动特征，将目标运动轨迹分为不同运动阶段。建立如图3所示的直角坐标系下目标运动轨迹―速度―姿态模型，其中α、β、δ1、δ2分别为
目标的俯仰角、方位角、方位攻角和侧向攻角。可推出目标轨迹与其速度和姿态之间的关系满足式(2)，当δ1 =δ2=0时，目标运动速度的方向与目标中轴方向是一致的。
根据式(2)的方程组，建立相应Simulink模型，设定目标运动各个阶段的运动参数，主要设定各阶段飞行加速度、飞行姿态变化以及攻角变化等，运行后即可得到目标运动轨迹的位置和姿态序列。采用这种方法的好处是将目标运动轨迹简化为各个运动阶段，各阶段可采用不同的运动模型及其组合，仿真出来的目标轨迹灵活多变，经过仔细的规划，可以设计出满足特定角速度和角加速度要求的目标轨迹。
图2 经纬仪测量模型Fig.2 Theodolite measurement model
图3 轨迹―速度―姿态模型Fig.3 Track-velocity-attitude model
3.2 各模型三维建模和基本虚拟场景渲染
一幅经纬仪对目标进行跟踪的场景，其基本元素至少包括目标模型、经纬仪机架模型、地形模型、云图背景模型等。在仿真测试系统中，使用MultiGen-Creator来完成对各个模型的三维建模。Creator是MultiGen-Paradigm公司专门针对可视化仿真特点而开发的三维建模软件，其模型数据格式flt已经成为业界的标准格式。
通过Creator的基本建模工具和各种建模优化技术，以及将其它格式模型文件转
换为flt文件，可以完成仿真系统对目标、地形、经纬仪等模型的建模需求。
为了将建立好的三维模型渲染成场景，Paradigm公司开发了与Creator配套的三维实时仿真软件Vega。Vega进行场景渲染的底层是OpenGL，其API包括众多对象类，如观察点、对象、环境等，可方便地进行二次开发。利用Vega，通过设定目标、地形等三维模型的位置姿态、设定观察点(即经纬仪相机)的位置姿态、设定视场参数(经纬仪成像特性)及其它一些环境效果设置等，就可以渲染出经纬仪相机在特定位置姿态下所“看到”的目标运动场景。
3.3 虚拟场景中经纬仪成像特性模拟
经纬仪系统通过CCD相机对目标进行拍摄，即通过Vega渲染的场景必须符合CCD相机的成像特性。实际上，Vega渲染虚拟场景是通过其底层OpenGL完成。相关文献已经论证过，只要将摄影测量的成像参数设置到OpenGL中的投影矩阵、视口矩阵和模型矩阵中，OpenGL与摄影测量的成像过程就完全一致，且成像准
确可靠、精度高[5-6]。具体到本仿真测试系统中的虚拟CCD相机，可如下设置：首先，将CCD相机的内部成像参数(焦距、分辨率、像素尺寸等)根据透视投影原
理设置到OpenGL的视椎体设置函数glFrustum(l, b, r, t, n, f )中；然后将CCD
相机外部成像参数(位置(xe, ye, ze)和姿态(A, E))设置到视口变换函数
gluLookAt(xeye, yeye, zeye, xc, yc, zc, xup, yup, zup)中，(xeye, yeye, zeye)为相机位置(xe, ye, ze)；场景中心参考点(xc, yc, zc)为视点朝向(由相机位置姿态确定)上任意一点；向上矢量(xup, yup, zup)通常取(0,1,0)。由此，渲染出来的虚拟
场景将符合CCD的成像特性[7]。
3.4 虚拟场景实时图像效果添加
以上渲染出来的基本虚拟场景，是通过OpenGL固定功能渲染管线直接渲染出来的，缺少实际经纬仪成像的相关图像效果，如灰度场景、图像降质、噪声等。为了
使渲染出来的虚拟场景更加真实可信，应当对原始场景进行处理以添加相应的图像效果，难点在于如何保持场景渲染的实时性。简单的考虑是先将帧缓存中的场景读入内存，进行相应图像处理操作后再写回帧缓存中。但这样做存在两个问题：一是存在图像数据在帧缓存和内存之间的转移，随着图像尺寸的增大，这将是一份不小的开销；二是CPU进行图像处理运算效率不高。
相对CPU，现代图形处理单元(Graphics Processing Unit, GPU)针对图像处理优化了浮点数运算且能进行并行处理，具有强大的图形能力，同时还具有可编程性。在进行虚拟目标运动场景渲染时，正是利用了现代GPU强大的图形能力和可编程性，通过OpenGL着色器语言(GLSL)编写实现相应图像效果的着色器来完成对场景的处理以添加相关图像效果[8]。具体做法为：首先为场景所属通道创建“绘制后”回调函数，在场景绘制好后回调函数会被调用(此时场景还未显示)，在回调函数内先将场景保存为二维纹理；用GLSL编写实现相应图像效果的着色器，启用着色器后，画矩形覆盖场景，并将之前保存的场景纹理映射到此矩形上，在纹理映射的过程中，着色器将代替OpenGL的固定纹理映射功能，完成对场景纹理的图像处理；回调结束后显示的就是添加了相应图像效果的场景。
在仿真测试系统中，通过这种方法为场景添加了包括灰度场景、图像降质模拟、噪声等效果，由于利用的是现代GPU强大的图形能力，处理的实时性得到了保证。
4 仿真测试系统实现
4.1 系统硬件结构
以上介绍了基于RTW算法快速实现和基于视景仿真的测试场景渲染方法，根据实现它们的硬件需求，本着经济实用、简化结构的原则，建立了如图4所示的系统硬件结构。在算法实现部分使用一台计算机PC1作为宿主机，实际经纬仪系统控制器的PC104作为目标机使用，二者通过网线相连。在虚拟目标运动场景仿真部分，使用一台配备有可编程GPU的计算机PC2来进行场景实时渲染，PC2连接
有两台显示器，一台显示器Screen1显示用户控制界面，用户通过此界面对场景
仿真的各种功能进行选择控制，另一台显示器Screen2则显示渲染出来的虚拟目
标运动场景。
图4 系统硬件结构框图Fig.4 System hardware structure diagram
4.2 仿真系统实现
基于VC++、Vega、OpenGL及GLSL开发出经纬仪虚拟目标运动场景仿真平台。图5所示为场景仿真平台模拟出的一帧虚拟场景，由Screen2显示。虚拟场景分
为4个区域，1至4号区域分别为经纬仪探测视场、粗跟踪视场、精跟踪视场和
模型显示视场。前3个区域模拟了各视场中经纬仪对目标进行跟踪的运动画面，
并且都添加了灰度化、图像降质、噪声等效果，模型显示视场则显示了系统跟踪目标时机架的转动情形。
图5 经纬仪虚拟场景Fig.5 Theodolite virtual scene
宿主机PC1用来建立跟踪控制算法Simulink模型并通过RTW生成可执行文件，算法可执行文件由宿主机下载到目标机上作为跟踪控制程序使用。场景渲染计算机PC2与经纬仪控制器通过RS422串口相连，波特率为460.8 kb/s。PC2提取虚拟场景中目标脱靶量信息并传给控制器，引导执行机构对虚拟目标进行跟踪，控制器则将经纬仪姿态信息返回给PC2用来更新场景，二者形成闭环。图6所示为仿真
测试系统中各个部分相关实物图，图6(a)为场景仿真平台、图6(b)控制器(目标机)、图6(c)二维转台(执行机构)。
图6 仿真测试系统实物图Fig.6 Simulation test system physical diagram
4.3 仿真测试实验
实际经纬仪系统是根据其图像处理系统得到的脱靶量信息进行跟踪，而仿真测试系统中的场景仿真部分正好可以代替图像处理系统为实际经纬仪提供脱靶量信息，从这个角度来看，仿真测试系统应当是可以对经纬仪跟踪控制系统进行测试的。
为了验证本仿真测试系统的有效性，利用图6(c)中的二维转台进行了测试实验。
首先用频响仪测定它的角位置开环特性，由此设计PI控制器并建立Simulink模型，然后通过RTW生成可执行程序并下载到控制器中。进行了以下实验，实验中所用XYZ直角系为仿真测试系统进行视景仿真所用坐标系，单位为m，如图2所示，Y 轴正方向方位角为0，X轴正方向方位角为-90°，X轴负方向方位角为90°。
实验1：光电经纬仪视轴中心位于(0，0，0)，目标从X轴正方向向X轴负方向匀速、等高、直线飞行，t=0时刻到达点(0，3 000，2 000)，当目标运动速度分别
为300 m/s、500 m/s和800 m/s时，目标相对经纬仪的方位角、方位角速度和方位角加速度如图7所示。
图7 实验1中目标方位角信息Fig.7 The azimuth information of the target in experiment 1
在实验中，通过两种方式获取此运动轨迹进行跟踪实验：第一种方式是在建立的跟踪控制算法Simulink模型中直接由Matlab产生，即跟踪控制程序自己产生目标
方位角位置信号进行跟踪，这实际上就是传统室内仿真测试方法中的等效目标法；第二种方式是通过场景仿真平台，渲染出此运动轨迹下的目标运动场景，提取脱靶量后通过串口传递给控制器进行跟踪。记录下两种方式下方位角在±70°内时的跟
踪误差，如图8所示，图8(a)、图8(b)、图8(c)分别为目标速度为300 m/s、
500 m/s和800 m/s时的跟踪误差，点划线为等效目标法的跟踪误差，实线为仿
真测试系统的跟踪误差。比较两种方式下的跟踪误差，可以发现，它们是非常接近的。
图8 实验1跟踪误差Fig.8 Tracking error results of experiment 1
实验2：假定目标相对经纬仪在俯仰角上作幅度为20°、频率为0.1 Hz的正弦运
动(20sin(0.2πt))。同样的，分别通过跟踪控制程序自己(实际上就是传统室内仿真测试方法中的等效正弦法)和仿真测试系统产生运动轨迹进行跟踪实验，并记录下
跟踪误差如图9所示，图9(a)为等效正弦法跟踪误差，图9(b)为仿真测试系统跟踪误差。经过比较可以发现，两种方式下跟踪误差也是非常接近的。
从以上两个实验可以看出，仿真测试系统代替图像处理系统提供脱靶量信息供经纬仪进行跟踪，其跟踪误差与传统室内仿真测试方法相比较，是基本一致的。这说明本仿真测试系统是有效的，确实能够达到对经纬仪跟踪控制系统进行测试的目的。图9 实验2跟踪误差结果Fig.9 Tracking error results of experiment 2
结束语
本文研究的经纬仪跟踪控制仿真测试系统是一种半实物的仿真方式，它用视景仿真产生虚拟目标运动场景供实际经纬仪进行跟踪测试，实际上是代替了经纬仪的相机和图像处理系统。虚拟目标运动场景仿真可以容易地得到满足各种测试需求的目标运动轨迹。利用RTW快速生成跟踪控制算法的可执行文件并下载到经纬仪控制器中使用，大大缩短了测试周期。仿真测试系统达到了对经纬仪跟踪控制系统进行测试的目的，解决了传统室内测试方法局限性大的问题，不仅方便灵活，而且具有可重复性和针对性，十分有利于实际跟踪控制系统的分析与设计。
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系统仿真的过去、现在和未来 系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。其应用范围在不断扩大，应用效益也日益显著。 近50年来，计算机仿真技术从萌生到发展，再到当今各领域的广泛应用，充分说明了仿真技术的实用性与市场需求对它的牵引作用。 仿真实验方法最早可以追溯到1773年，法国自然学家G.L.L.Buffon为了估计π值所进行的“投针实验”；该实验方法又称为蒙特卡罗法，它是一种通过随机数做实验来求解随机问题的实验技术。1876年，W.S.Gosset应用蒙特卡罗实验方法证明了他的“t分布法”，尽管还不是十分精确，但毕竟为“实验证明”提供了一种实用可行的方法。 20世纪40年代，计算机的出现为仿真实验技术的发展开辟了道
路，数学模拟开始在美国的一些大学和科研机构逐步开展起来。1955年，数字计算机的程序编写制还处于汇编语言阶段，仿真程序编制的困难限制了数字仿真技术的广泛应用；而此时，应用模拟计算机对自动控制理论的仿真研究却取得了长足的进步。 1966年，雷诺（T.H.Naylor）在其专著中给“仿真”做出了如下定义：“仿真是在数字计算机上进行实验的数字化技术，包括数学与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件或经济系统在若干周期内的特征”。这一论述标志着仿真实验作为一种专门技术，从应用到理论的成熟。 20世纪70年代，以FORTRAN为代表的高级语言与多种专用的仿真语言（如MIMIC、DSL/90、CSSL、CSMP等）为数字仿真技术的广泛应用奠定了基础；1978年，美国推出的AD10数字/模拟混合计算机使仿真技术得以进入军事、武器装备等领域的深层应用。 进入20世纪80年代，随着“冷战”的加剧与军事工业的需求，仿真技术得以快速发展。1983年，美国国防高级研究计划局（DARPA）与陆军共同制定了仿真组网（SIMNET）计划，它可将分散在各地的仿真器，同计算机网络连接起来，以进行各种复杂作战任务的训练模拟；1984年，William Gibon提出了“虚拟现实”的概念，为仿真技术的应用指出了新的发展方向；1985年，美国推出性能更加强大AD100数字/模拟混合计算机（可用于洲际导弹/多目标飞行器的实时仿真）。 1992年，美国政府提出的22项国家关键技术中，仿真技术被列
潜艇作战三维视景仿真系统设计与实现 潜艇作战是一项十分复杂而又危险的任务，随着现代科技的发展，潜艇作战需要更加精准的计划和操作。因此，为了让潜艇作战更加安全高效，需要一套潜艇作战三维视景仿真系统来进行武器系统的设计与实现。 潜艇作战三维视景仿真系统的设计包含多个方面。首先，需要设计正确的计算模型，对各种不同情况下的水下运动进行仿真。其次，需要通过加入潜艇的航行属性，采用海水运动的数学模型来动态计算当前环境下的航速和方向，以及风浪的影响。其次，为了更好的显示，需要设计化雷达、声呐等多种设备的传感器数据，以便对电子系统进行仿真，方便操作员进行作战操作。 在三维视景仿真系统中，可采用虚拟现实（VR）技术，将潜 艇环境进行真实的呈现。在这种环境下，操作员可以通过控制台和模拟器设备模拟各个部位的控制器控制潜艇，包括舵和各种打击手段。这样可以大大提高操作员的泳姿能力，保证操作人员对船舶设备的熟悉度和对作战环境的掌握程度。 在潜艇作战中，近距离作战以及鱼雷攻击是非常重要的部分，这需要一个复杂的武器系统来计算绝对成员之间的相对位置以及各种武器的工作方式。同时，他还需要在计算压强和潜艇方向等参数的基础上精确地控制潜艇的航行方向。 在实现方面，潜艇作战三维视景仿真系统需要采用复杂的语言并结合一些强大的软件和硬件设备。这个系统不仅需要计算和
评估大量的物理规则和变量，还需要进行大量研究和不断改进。例如，需要不断的研究和改进水下声纳，改进感应技术，以使其精度更高且更加快速。 总的来说，潜艇作战三维视景仿真系统需要在多个方面进行设计和实现，它不仅需要提供逼真的潜艇仿真，还需要具有高效性、准确性和操作性的平衡。这项技术的开发和应用，将为潜艇作战成功保驾护航。数据分析是一种将数据进行系统化分析的过程，目的是了解隐含在数据中的规律并通过这些规律作出有意义的决策。下面将列举一些可能出现的数据，并进行分析。 1. 使用人数统计 例如：一个电商网站的每日登录用户数 数据分析：该数据反映网站的访问量和用户活跃度，从而能够分析网站用户的增长速度、稳定性和变化趋势。同时，我们还可以进一步分析不同时段的用户活跃度和趋向，比如白天和晚上的趋势及节假日期间的趋势等等。 2. 收益及支出统计 例如：某电影院今年每月的营业额和运营成本 数据分析：通过这个数据，我们可以计算每月的净利润，了解电影院的盈利状况，进而作出针对性的营销决策。比如在营销策略上作出调整，以达到更高的盈利率。
飞行器飞行试验三维视景仿真系统设计与实现- 1. 研究背景与意义 - 介绍当前飞行器飞行试验的重要性和存在的挑战 - 阐述三维视景仿真系统在飞行试验中的作用和优势 2. 系统需求分析 - 从用户需求、系统功能和接口设计等方面分析三维视景仿真系统的需求 - 提出关键的技术难点和解决方案 3. 系统设计与实现 - 介绍系统的整体设计思路和架构 - 描述系统各模块的设计原理、功能和实现方法，包括飞行器数学模型、场景生成、图形渲染等 4. 系统测试与验证 - 展示系统的仿真效果 - 采用实际数据对系统进行测试和验证，验证系统的可行性和准确性 5. 结论与展望 - 总结本文的工作和成果 - 对未来相关工作进行展望，包括系统优化和功能拓展等。1.研究背景与意义 随着空气运输需求的不断增加，飞行器的研发也日益活跃。这些飞行器在设计完成后需要进行试飞，以确保其可靠性、安全
性和适航性。但是，传统的试飞方式比较昂贵且危险。因此，采用仿真技术进行试飞，是目前广泛采用的方式。仿真技术能够在控制环境下模拟飞行过程，探索和验证不同设计方案对飞行器的影响和特性，减少试飞的需要并降低了试飞带来的安全风险。 与此同时，三维视景仿真系统在飞行试验中发挥着极其重要的作用，它可以为试飞员提供细致而逼真的飞行环境，使他们能在飞机未实际起飞的情况下进行试飞。此外，三维视景仿真系统还能提高试飞的效率，减少试飞带来的风险，降低试飞成本，有效地促进了飞行器研发的进展。 因此，本文旨在设计和实现一个高效、准确、功能强大的三维视景仿真系统，以满足飞行器研发和试飞的需要。该系统采用现代计算机技术和图形学原理，能够模拟真实飞行环境，提供真实的视觉效果和操作体验。同时，该系统还能够支持多种试飞场景和试飞类型，系统的灵活性和通用性大大提高。 总之，采用三维视景仿真系统进行飞行试验是非常有意义的。它能够有效提高试飞效率和降低试飞成本，同时还能保障试飞员的安全。随着技术的不断发展，三维视景仿真技术将会在飞行器研发中起到越来越重要的作用，提高飞行器的设计和试飞效率，推动航空技术的发展。2.系统需求分析 2.1 用户需求分析 三维视景仿真系统的主要用户是试飞员和研发人员。因此，系
中文摘要：随动系统，通常也被称为伺服系统，是一种反馈控制系统。它是用来控制被控对象的某种状态，使被控对象的输出能自动、连续、精确地复现输入信号变化规律的一种控制系统,随动系统的控制对象通常为角度或机械位置，该系统最初用于船舶的操舵系统、火炮控制以及指挥仪中，后来慢慢推广到众多领域，尤其多见于自动车床、天线位置的控制还有导弹和飞船的制导等。如今随动系统的应用几乎扩展到了民用、工业、军事等各个领域，随着家用电器的普及和全自动化，它在生活中的应用也越来越广泛。而位置随动系统的被控量是位置，一般用线位移或角位移表示。当位置给定量作某种变化时，该系统的主要任务就是使输出位移快速而准确地复现给定量位移。
第一章绪论 1.1课题研究背景 1.1.1随动系统现状及历史 随动系统，通常也被称为伺服系统，是一种反馈控制系统。它是用来控制被控对象的某种状态，使被控对象的输出能自动、连续、精确地复现输入信号变化规律的一种控制系统，其衡量指标主要有超调量、稳态误差、峰值时间等时域指标以及相角域度、幅值域度、频带宽度等频域指标，其输入是一种变化规律未知的时间函数。随动系统中的驱动电机应该具有响应速度快、定位准确、转动惯量大等特点，这类专用的电机称为伺服电机。早在二十世纪三十年代，伺服机构这个词便进入人们的视线了。到二十世纪中期，在自动控制理论的发展下随动系统也得到了极大的发展，其应用领域进一步扩大。近几十年，伺服技术更是取得飞跃发展，其应用也迅速扩展到民用、工业和军事领域中。在冶金行业，它用于多种冶金炉的电极位置控制，机器的运行控制等；在运输行业中，水路陆路空中三方的运输工作也都用到了伺服系统，比如，飞机的驾驶，电力机车的调速，船舶的操舵等，一定程度上都实现了“自动化”控制；如今，军事领域也充分运用到了伺服系统，比如雷达天线的自动瞄准的跟踪控制，导弹和鱼雷的自动控制等等。另外，随着空调、洗衣机等各类家用电器在家庭中的普及，伺服系统的应用也走入到了我们的日常生活中。 1.1.2随动系统的应用 随动系统的控制对象通常为角度或机械位置，该系统最初用于船舶的操舵系统、火炮控制以及指挥仪中，后来慢慢推广到众多领域，尤其多见于自动车床、天线位置的控制还有导弹和飞船的制导等。如今随动系统的应用几乎扩展到了民用、工业、军事等各个领域，随着家用电器的普及和全自动化，它在生活中的应用也越来越广泛。 人们应用随动控制系统主要是为了达到下面几个目的： ⒈用较小的功率指令信号来控制很大功率的负载，比如火炮控制、船舵控制等。 2.在没有机械连接的情况下，利用输入轴控制远处的输出轴，从而实现远距离的同步传动控制。
浅谈系统仿真的现状和发展 一、系统仿真技术发展的现状 工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部份，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯通产品的设计、创造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。其主要特征表现为： 1、控制器和被控对象的联合仿真： MATLAB＋AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。 2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真： AMESIM＋机构动力学＋CFD＋THERMAL＋电磁分析 3、实时仿真技术 实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。 4、集成进设计平台 现代研发创造单位，特别是设计研发和创造一体化的大型单位，引进 PDM/PLM 系统已经成为信息化建设的潮流。在复杂的数据管理流程中，系统仿真作为 CAE 工作的一部份，被要求嵌入流程，与上下游工具配合。 5、超越仿真技术本身 工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家，而只需要关注自己的专业对象，其他大量的模型建立、算法选择和数据先后处理等工作都交给软件自动完成。这一技术特点极大地提高了仿真的效率，降低了系统仿真技术的应用门坎，避免了因为不了解算法造成的仿真失败。 6、构建虚拟产品 在通过建立虚拟产品进行开辟和优化过程中，关注以各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较。 二、系统仿真技术的发展趋势 1、屏弃单专业的仿真
单一专业仿真将退出系统设计的领域，专注于单一专业技术的深入发展。作 为总体优化的系统级设计分析工具，必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。 2、尾随计算技术的发展 随着计算技术在软硬件方面的发展，大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势，力争从模型和算法上保证仿真的准确性。更强更优化 的算法，配合专业的库，将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。 在高性能计算方面，将支持包括并行处理、网格计算技术和高速计算系统等 技术。 3、平台化 要求仿真工具能够提供建模、运算、数据处理 (包括二次开辟后的集成和封装) 、数据传递等全部仿真工作流程要求的功能，并且通过数据流集成在更大的PDM/PLM 平台上。同时，在时间尺度上支持全开辟流程的仿真要求，在空间尺度 上支持不同开辟团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据的管理。 4、整合和细分市场 整合化：将浮现主流的标准工具。其特征是功能涵盖了现代工业领域的主要 系统仿真需求，并与其他主流软件工具通过接口或者后台关系数据库级别的数据 交互，有协同工作的能力；软件自身的技术发展迅速，具有强大的发展后劲。 专业化：随着市场需求的细分，走专业化道路，将浮现极专业的工具。这些 工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持，如开辟特殊的库或者模型，专注于具有鲜明行业特征的技术，满足特殊的行业标准。 将浮现整合型工具和专业化工具互补的局面。 5、智能化 将引进更加友好的操作界面，智能化的求解器及模型管理。不断改进 GUI， 让软件使用者直接体验到数值计算专家开辟的后台工具提供的强大功能，同时减 少软件学习和使用的艰难。提供易学易用的强大工具。 6、丰富的二次开辟选项 提供源代码级的二次开辟支持，开放的架构满足不同用户的专业开辟要求。
视景仿真技术在郑州地铁1号线列车自动监控系统中的应用王怀松;陈荣武;易立富;王坚强;杨城 【摘要】通过列车运行视景仿真系统,可将视景仿真技术应用到城市轨道交通列车自动监控系统中.以郑州地铁1号线为例,介绍了列车运行视景仿真系统的建立过程.通过系统接口通信,ATS(列车自动监控)系统实现了对列车运行视景仿真系统的列车自动追踪功能、信号控制功能,以及信号设备状态监控功能.经过仿真测试验证,视景系统图像输出流畅,可真实描述地铁列车的运行场景;视景系统与ATS系统结合能模拟ATS系统对在线列车的主要监控功能,具有良好的实时控制性与稳定 性.%Through adopting visual simulation system in train operation,the visual simulation technology can be applied to rail transport ATS system.Based on Zhengzhou metro Line 1,the use of novel technology of visual simulation is introduced.By connecting system interfaces,ATS has realized thefunctions of train running status monitoring,signal control,signal device condition monitoring and so on.The simulation results show that the image output is fluent,which can describe the real train running scene,simulate the main control functions of running trains when combined with ATS system with good performance and stability.【期刊名称】《城市轨道交通研究》 【年(卷),期】2017(020)012 【总页数】4页(P130-133) 【关键词】地铁;视景仿真技术;列车自动监控系统
基于RTW和视景仿真的经纬仪跟踪控制仿真测试系统 熊帅;付承毓;刘子栋 【摘要】Testing on theodolite tracking control system is very important for the theodolite development. The function structure of the simulation test system was established. Real-time Workshop (RTW) was used to realize the tracking control algorithm fast. The virtual target motion scenes, which accord with the theodolite imaging character and effect and satisfy various simulation test demands, were rendered real-time based on the visual simulation technology. The practical applications show that this simulation test system can be used to test theodolite tracking control system and solve the limitation of traditional indoor test methods. It is not only convenient and fast, but also targeted and repeatable. The test system is quite useful to analyze and design theodolite tracking control system.% 在经纬仪研制中，对跟踪控制系统的测试具有十分重要的意义。构建了经纬仪跟踪控制仿真测试系统的总体功能结构，通过Real-time Workshop (RTW)完成了跟踪控制算法的快速实现，通过视景仿真完成了符合经纬仪成像特性和效果，满足各种仿真测试需求的虚拟目标运动场景实时渲染。实际应用表明，仿真测试系统达到了对经纬仪跟踪控制系统进行测试的目的，解决了传统室内测试方法局限性大的问题，不仅方便快速，而且具有针对性和可重复性，十分有利于实际经纬仪跟踪控制系统的分析与设计。 【期刊名称】《光电工程》 【年(卷),期】2013(000)005
通用飞行器视景仿真系统的研究与开发 2.陆军装备部航空军事代表局驻哈尔滨地区航空军事代表室，黑龙江省哈尔滨市，150066） 摘要：本文针对不同的半物理仿真试验台视景仿真系统无法兼容的问题，运用3DSMAX 进行模型的勾画和渲染以及数据类型转换，运用Unity3D进行模型 素材集成以及和外围设备的通讯，使用的编程语言为C#，与主系统的交互采用TCP/IP的UDP协议，设计了一款通用飞行器视景仿真系统。避免了不同飞行场景 不同飞行器间匹配时的重复设计问题，降低了研发成本，缩短了研制周期，并且 提高了系统集成度，现已在Y12F型机和Z9型机的半物理仿真试验台中成功应用。实现了不同飞行场景和飞行器模型间的切换，并拥有多重视角变换功能，包含晴、雨、雪、雾四种天气，提高了视景仿真系统的通用性，对于飞行器视景仿真系统 的设计具有指导意义。 关键词：视景仿真；Unity3D；飞行器；3DSMAX；三维建模 Research and development of generalaircraft visual simulation system Fubo, Liuchang, Wangwen ( Hafei Aviation Industry Co.,Ltd,Haerbin,Heilongjiang,150066,China) Abstract：This article aims at the incompatibility of visual simulation systems of different semi-physical simulation test beds,uses 3DSMAX to sketch and render the model and data type conversion,Unity3D was used to integrate model materials and communicate with peripheral devices, the programming language used is C#, the interaction with the main system uses the UDP protocol TCP/IP,designs a general aircraft visual simulation system.It avoids the duplicate design problem when different flight scenarios match different aircraft, reduce research and development costs , shorten the development cycle, and improve system integration, now it has been successfully applied in the semi-physical simulation test bench of Y12F and Z9.The switch between different flight scenarios and aircraft models is realized, and has multiple view conversion function, there are four kinds of weather ,including fine, rain,snow
数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决 方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体. 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高，易维护等诸多优点.近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室.数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！ 下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。 【虚拟现实实验室系统组成】： 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统,首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案. 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征,并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成: 虚拟现实开发平台：
一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台.开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分,负责整个VR场景的开发、运算、生成，是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转,与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少,而且至关重要。 虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中,通常有多种显示系统或设备,比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统,而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统,因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式,也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些
飞行训练模拟器视景仿真系统方案 一、系统组成 飞行训练模拟器视景仿真系统由投影机、投影屏、反射镜、上罩、下罩、底座、遮光板和安装架组成，如图1、图示2所示。 二、主要技术指标 〔一〕总体技术指标 1、水平视场角 180° 2、垂直视场角 40° 3、亮度＞6英尺朗伯〔采用PACTVIEW X10投影仪〕 4、系统分辨率＜4′〔三通道配置，每通道1024×768象素〕 5、几何畸变＜ 2 % 6、图象连续性＜0.5° 7、成像距离＞15000mm 8、系统质量＜4500kg 〔二〕投影屏技术指标
投影屏为一个旋转球面，球面半径1338mm，旋转轴偏心距为：X=-483mm，Y=108mm。投影屏由有机玻璃和框架组成，如图3所示。 1、几何尺寸 大边3522 mm×1104mm 小边 2968mm×1104mm 2、几何面形公差＜1mm 3、透光率＞60% 4、解像力＞100线/mm 5、可视角＞±30° 6、使用寿命＞10年 〔三〕投影机和融合器技术指标 1、TMatrix 3500是一个按要求制作的 3芯片 1.8" LCD UXGA 高性能、高亮度模拟投影机。 Matrix 3500是系列产品中亮度最高的产品，可以在白天的模拟环境中和充足的环境光条件下，投影出明亮、清晰的图像。图像特别清晰、细节毕现。 Super CR 1000:1 全视域比照度可以确保夜晚模式复制的逼真度。 所有3种颜色可以同样地被可选的CSF进展偏振。 2个叠加的Matrix 3500单元可以与线型或圆形偏振组件一同使用，用于被动立体应用。
＊3500 ANSI 流明 ＊SuperCR? 1000:1 开/关比照度 ＊数字色彩管理 (DCM?)，用于多块屏幕之间的 RGB色彩匹配 ＊真正的 UXGA分辨率 (1600x1200) ＊客户自定义的 Gamma调节 (CGA?) ＊最小处理时间 (MPL)小于1个帧 ＊通过RS232进展远程诊断和监控 ＊ChristieNET联网 ＊4个 100W UHPT 灯泡， 8,000小时的额定灯泡使用寿命(双灯泡模式下运行 16,000小时) ＊灯泡电源管理 (LPM)系统 ＊色彩选择滤镜 (CSF) 可以确保RGB色彩在一样的偏振平面 ＊专为叠加式线型或圆形被动立体应用而设计 ＊多种可选的固定和缩放镜头、输入模块和附件 ＊通用 90到 260 V AC，适用于世界割各地 ＊3个轴上的3G运行震动规格 2、宏控HK-6000软边融合拼接处理器 软边融合& 数字几何校正
三维视景仿真系统中仿真过程管理的研究 王志伙;张新家;毛晋 【期刊名称】《计算机技术与发展》 【年(卷),期】2012(22)1 【摘要】三维视景仿真系统的仿真过程管理一直是计算机图形学领域的热点之一.三维视景仿真系统的研究主要集中在虚拟环境的真实性方面,仿真过程管理的研究还没有被很好地解决.文中按照功能将三维虚拟视景仿真系统分为七个模块:数据输入、键盘输入、配置文件、消息映射、场景控制、仿真环境显示、数据记录；又从用户角度划分出三个模块:输入模块、处理模块和输出模块.同时,文中提出了配置文件和三维模型XML描述两种关键方法,分别用来存储仿真环境相关数据和简化模型调用方式,提高了虚拟仿真系统的通用性.此方法在三维视景仿真系统的开发过程中成功地进行了应用.%The simulation process management of the three-dimensional visual simulation system has been a hot research field in computer graphics. The research of three-dimensional visual simulation systems mainly focuses on the authenticity of the virtual environment,however,the research on the simulation process management has not been well addressed. According to the functions,the three-dimensional virtual visual simulation system is divided into seven modules; data input, keyboard input, configuration files, message mapping, scene control,simulation environment display,data recording;And from the user's points of view,it's divided into three modules:input module ,processing module and output module. At the same time,proposed two key
速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真 导引头是导弹制导系统中的关键部件，它能够根据目标的运动状态进行实时调整，从 而实现对目标的跟踪和命中。而导引头的稳定性和跟踪精度则取决于导引头的控制系统设计。在导弹制导系统中，自抗扰控制技术是一种非常有效的控制方法，能够在目标跟踪过 程中抑制外界干扰，提高系统的稳定性和跟踪精度。本文将介绍一种速率稳定滚仰式导引 头跟踪回路自抗扰控制器的设计与仿真，旨在提高导弹制导系统的性能。 一、设计原理 具体来说，该控制器包括速率稳定环和滚仰式导引头跟踪环两个部分。速率稳定环主 要用于抑制导弹的速率变化，保持导弹飞行的稳定性；滚仰式导引头跟踪环则用于实现对 目标的跟踪和命中。在这两个环节中，引入自抗扰控制器能够通过实时调整控制参数，抑 制外界干扰，提高系统的稳定性和跟踪精度。 二、控制器设计与仿真 1. 自抗扰控制器设计 我们需要设计速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器的控制算法。在这里，我 们采用了基于状态反馈的自抗扰控制方法，通过测量系统的状态变量，实时调整控制输入，抑制外界干扰。控制器的控制算法如下： u=-Kx+Kr u为控制输入，K为状态反馈矩阵，x为系统状态变量，r为参考输入。 2. 仿真模型建立 接下来，我们需要建立速率稳定滚仰式导引头跟踪回路的仿真模型。在这里，我们利 用MATLAB/Simulink软件，建立了导引头控制系统的仿真模型。该模型包括了导弹飞行动 力学模型、导引头跟踪回路模型和自抗扰控制器模型，能够模拟导弹飞行过程中的各种动 态特性和干扰情况。 3. 仿真结果分析 通过对速率稳定滚仰式导引头跟踪回路的仿真模型进行仿真分析，我们可以得到系统 在不同工况下的控制性能。在典型的干扰情况下，我们可以观察到自抗扰控制器能够有效
跟踪微分器的仿真实验分析与研究 跟踪微分器是一种常用的控制系统组件，在工程控制系统中起着至关重要的作用。它能够对系统中的输入信号进行微分运算，并输出相应的微分值，对系统的跟踪性能和响应速度具有重要影响。在控制系统的设计和分析中，对跟踪微分器进行仿真实验分析与研究是非常重要的。 本文将对跟踪微分器的仿真实验分析与研究进行深入探讨，通过对跟踪微分器的工作原理、性能指标、常见问题及仿真实验等方面进行全面分析，旨在提高人们对跟踪微分器的理解和应用水平，为工程控制系统的设计和实践提供有益参考。 一、跟踪微分器的工作原理 跟踪微分器是一种基本的控制器件，其工作原理主要是对输入信号进行微分运算，从而得到其微分值。跟踪微分器通常被用于控制系统中，用来提高系统的响应速度和跟踪性能。其结构简单，通常由误差检测器、微分器和增益调节器组成。 在控制系统中，跟踪微分器通常与其他控制器件（如比例控制器、积分控制器等）组合使用，以实现对系统的全面控制。通过对系统的误差信号进行微分运算，可以得到系统的速度和加速度信息，从而对系统进行更精细的调节和控制。 二、跟踪微分器的性能指标 跟踪微分器的性能指标主要包括响应速度、稳定性和抗干扰能力等方面。响应速度是跟踪微分器最主要的性能指标之一，它决定了跟踪微分器对系统输入信号变化的响应速度和跟踪性能。稳定性是指跟踪微分器在工作过程中的稳定性能，即对输入信号变化的稳定性和抗干扰能力。抗干扰能力是指跟踪微分器在受到外部干扰时的抵抗能力，包括对噪声、干扰等信号的抑制能力。 在实际应用中，人们通常通过仿真实验和理论分析等手段来评估跟踪微分器的性能指标，以确定其在具体系统中的适用性和优化设计。 三、跟踪微分器的常见问题 在实际工程控制系统中，跟踪微分器常常会遇到一些常见的问题，如饱和效应、奇异性、抖振和阶跃响应等。这些问题可能会影响到系统的跟踪性能和稳定性，因此需要进行分析和优化处理。 饱和效应是指跟踪微分器输出信号受限于其工作范围，无法完全跟踪输入信号的变化，导致系统响应速度和跟踪性能下降。奇异性是指跟踪微分器在某些输入信号下会出现输出信号异常的情况，可能导致系统工作异常。抖振是指系统在跟踪微分器工作过程中出现的
直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现 直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现?13? 直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现 邱岳恒,卢京潮,刘秉 (西北工大学自动化学院,陕西西安710129) 摘要:以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于MuhigenCreator和Vega软件的三 维视景仿真系统解决方案.利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由 度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互.将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于 仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性.实际仿真显示,该视景系统的仿真效果形 象逼真,令人满意. 关键词:直升机;三维视号仿真;座舱仪表;仿真界面 中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000—8829(2021)07—0013—03 ImplementationofHelicopterCockpitInstruments DisplayandVisualSimulationSystem QIUYue—heng,LUJing—chao,LIUBing (SchoolofAutomation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710129,China) Abstract:Aschemetodevelopathree'dimensionalvisualsimulationsystem0helicopterispr esentedandac— — — struments.ThemodelsareloadedtotheVegaandthedevicedriverisdevelopedbyusingMFC underVC++
变电站仿真软件 技术标准书 〔此图为三维仿真图，非现场照片〕 目录1前言1 1.1概述1 1.2系统设计目标1 1.3仿真系统的特点1 2仿真对象4 2.1变电站仿真对象4 3仿真范围及仿真程度5 3.1控制及保护系统〔虚拟表盘〕5 3.2一次设备及其就地操作系统6 3.3变电站主要设备仿真6 3.4三维交互式虚拟现实场景仿真9 3.5防误闭锁装置10 4变电站仿真系统功能11 4.1日常操作、监视培训11 4.2事故处理培训13
4.3培训评价考核系统功能15 4.4教练员台功能16 4.5学员机功能18 5系统运行指标20 5.1稳态运行指标20 5.2动态运行指标20 5.3仿真机实时性指标20 5.4系统资源充裕度指标21 5.5系统可靠性指标21 6售后效劳21 6.1保修期内的效劳21 6.2保修期后的效劳要求22 7资料、文档及软件介质22 8培训22 8.1培训内容22 8.2培训效果23 8.3培训方式23
1前言 1.1概述 变电站仿真系统的总体设计遵循原理性、实用性、先进性的根本原那么，到达仿真范围广、功能齐全、操作灵活、实用真实、技术先进、性能优异、运行稳定，具有21世纪国内领先水平。我们的仿真系统的数学模型是以暂态计算为根底，是完全建立在物理机理之上的全动态数学模型，从而可以完整、严格、准确地对现场各种行为进展实时仿真。 1.2系统设计目标 本仿真系统能满足变电站运维人员的培训和技能考核的需要。同时具有适应当前电力系统自动化技术开展的要求，并到达变电站仿真系统当前国内开展的领先水平。 1.3仿真系统的特点 为保证本仿真系统的先进性和实用性，本系统将采用以下决定仿真系统技术水平的关键技术： 1.数学模型和各仿真模块具有良好的鲁棒性 在切换运行状态、进展倒闸操作和发生事故的情况下，能保证系统的连续运行，即使发生误操作也不会造成系统崩溃。在长达数小时的仿真系统使用过程