半实物仿真简介
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1.雷达半实物仿真的意义在雷达系统的研制和调试过程中,对雷达性能和指标的测试是一个重要的环节。
如全部采用外场测试,将耗费大量人力、物力、财力,且易受天气状况影响,延长雷达系统研制周期。
作为雷达系统测试的有效手段,近年来雷达信号模拟技术以其灵活性和低成本受到了普遍关注。
雷达半实物仿真是通过包括微电子技术、计算机技术和信号处理技术等在内的各种技术来复现雷达信号的产生、传递等的动态过程。
目的是对算法进行测试、评定系统功能、测试雷达系统的综合性能等。
雷达半实物仿真在雷达系统研制过程中的不同阶段起着关键作用:1.雷达半实物在系统设计阶段的作用在雷达系统的设计阶段,雷达系统设计的主要任务是确定总体方案、系统指标和各个分系统的指标。
采用传统的方式对系统方案和指标进行验证,不仅准确性较低,而且设计周期会比较长。
采用半实物仿真技术,可以使得对雷达设计性能的评估更加快捷和准确。
2.雷达半实物仿真在样机研制中的作用在样机调试中,采用雷达半实物仿真技术,可以为雷达各个分系统产生雷达目标特性、目标飞行航迹、接收机噪声、干扰、杂波等实验条件,而且可以单独对该分系统的性能和对外接口关系进行测试,大大缩短了系统的研制时间。
3.雷达半实物仿真在交付使用阶段的作用在雷达系统交付使用阶段,雷达半实物仿真不仅可以为检测雷达系统的性能提供方便的评估手段,而且也为用户学习和熟练掌握雷达提供了各种作战环境。
雷达半实物仿真按模拟的频段可分为:射频半实物仿真、中频半实物仿真、视频半实物仿真。
一般情况视频半实物仿真可通过一定的处理过程,转换成雷达中频半实物仿真和雷达半实物仿真。
雷达模拟器就是雷达半实物仿真技术的应用。
本文雷达半实物仿真主要研究雷达模拟器相关。
2.雷达半实物仿真研究状况2.1.国外雷达半实物仿真研究状况从70年代起,雷达半实物仿真技术在发达国家普遍应用。
美国陆军试验鉴定司令部的红石技术中心开发了模拟/试验验收设施(STAF)。
这是一种半实物仿真模拟器,它能对真实的毫米波雷达制导导弹进行无损检测,导弹能在仿真的环境中利用多台计算机为基础的试验场景进行试验。
仿真技术的分类仿真技术是一种基于计算机建模和模拟的技术,用于对现实世界中的各种系统进行模拟和实验。
根据所用模型的类型,仿真技术可以分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真)和半实物仿真。
物理仿真是指根据真实系统的物理模型进行模拟,包括物理现象、化学反应等,计算机仿真则是指通过数学模型进行模拟,包括各种算法、数据结构等,而半实物仿真则是将真实系统和计算机系统结合起来进行模拟。
根据所用计算机的类型,仿真技术可以分为模拟仿真、数字仿真和模拟/数字混合仿真。
模拟仿真是指通过模拟电路、模拟器等工具进行模拟,数字仿真则是指通过计算机软件进行数字模拟,而模拟/数字混合仿真则是将两者结合起来进行模拟。
根据仿真对象中的信号流,仿真技术可以分为连续系统仿真、离散系统仿真和连续/离散混合系统仿真。
连续系统仿真是指对连续变化的系统进行模拟,离散系统仿真则是指对离散事件进行模拟,而连续/离散混合系统仿真则是将两者结合起来进行模拟。
根据仿真时间与实际时间的比例关系,仿真技术可以分为实时仿真(仿真时间标尺等于自然时间标尺)、超实时仿真(仿真时间标尺小于自然时间标尺)和亚实时仿真(仿真时间标尺大于自然时间标尺)。
实时仿真是指仿真的时间进度与实际时间保持一致,超实时仿真则是指仿真的时间进度快于实际时间,而亚实时仿真则是指仿真的时间进度慢于实际时间。
此外,根据不同的应用领域,仿真技术还可以分为不同的类型。
例如,在航空航天领域,仿真技术可以用于模拟飞行器的飞行过程、控制系统的设计和优化等;在汽车领域,仿真技术可以用于模拟汽车的行驶过程、动力系统的设计和优化等;在电子领域,仿真技术可以用于模拟电路的运行过程、信号的处理和分析等。
总之,仿真技术是一种广泛应用于各个领域的综合技术,其分类和应用方式因不同的标准和领域而异。
通过仿真的手段可以更深入地了解现实世界的各种系统和现象,从而更好地设计和优化这些系统,为人们的生活和技术的发展带来更多的便利和进步。
半实物仿真技术基础及应用实践半实物仿真技术,是一种将实物元素与虚拟元素结合的仿真技术。
它结合了虚拟现实技术、计算机图形学、人机交互技术等多个学科的知识,旨在模拟真实环境,为用户提供身临其境的体验。
半实物仿真技术的基础是虚拟现实技术。
虚拟现实技术通过计算机生成的图像和声音,为用户创造了一个仿真的虚拟世界。
完全依靠虚拟现实技术存在一些局限性,如缺乏真实感和触感,无法真实模拟物体的质感和重量等。
为克服这些问题,半实物仿真技术引入了实物元素,使用户能够感受到真实的触觉和交互体验。
在半实物仿真技术的应用实践中,存在着广泛的领域和应用。
其中之一是娱乐和游戏领域。
通过使用半实物仿真技术,游戏开发者可以为玩家打造出更加真实的游戏体验,例如使用物理反馈设备模拟武器的震动和力量,或者使用运动捕捉技术追踪玩家的动作实时反馈到虚拟世界中。
除了娱乐和游戏领域,半实物仿真技术也被应用于教育和培训领域。
通过使用半实物仿真技术,教育者可以创造出逼真的场景,使学生能够在安全的环境中进行实践和训练。
在医学教育中,半实物仿真技术可以用于模拟手术操作,使学生能够在模拟器上练习真实的手术技能。
半实物仿真技术还可以应用于产品设计和工程领域。
通过使用半实物仿真技术,设计师和工程师可以在设计过程中进行虚拟测试和验证。
这样可以大大减少实际原型的制作成本和时间,同时提高产品的质量和可靠性。
半实物仿真技术在各个领域中都有广泛的应用。
它不仅可以提供身临其境的体验,还可以大大提升效率和减少成本。
随着技术的不断发展,半实物仿真技术将会在更多的领域中得到应用,并为我们带来更好的体验和效果。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计一、案例化教学的理念案例化教学是一种以实践操作为核心的教学模式,通过将知识应用于实际情境中进行教学,使学生在实践中学习和应用知识。
案例化教学能够培养学生的实际操作能力和问题解决能力,提高学生的实际技能和综合素质。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计需要充分结合案例教学的特点,将虚拟技术应用于实践操作中,提供符合实际情境的仿真环境,以便学生在虚拟环境中进行实践操作和学习。
二、半实物仿真系统设计的特点1. 虚拟仿真技术半实物仿真系统的设计需要充分应用虚拟仿真技术,通过计算机技术、三维建模技术、虚拟现实技术等,构建出真实的仿真环境,并且能够准确模拟实际情境,提供真实的视觉和听觉感受,让学生沉浸感受真实的操作环境。
2. 实物操作设备半实物仿真系统需要结合实物操作设备,例如模拟仪器设备、实验操作台等,以提供真实的操作体验。
学生在虚拟环境中通过操控实物设备进行实践操作,这样既能满足学生对实物操作的需求,又能够控制实验环境的安全性,确保学生的实际操作能力得到充分锻炼。
3. 案例化教学场景半实物仿真系统设计需要根据具体的教学内容和实际情境,构建出符合案例化教学的虚拟场景。
这些虚拟场景要求具有真实的教学环境,包括实验室、工厂、医院等不同的场景,以便学生在虚拟环境中进行实践操作和学习。
4. 个性化教学模式半实物仿真系统需要支持个性化教学模式,允许学生根据自己的学习需求和兴趣进行自主学习。
教师可以根据学生的学习情况和反馈,进行个性化指导,提供针对性的学习资源和教学支持,使学生能够得到更好的学习体验。
1. 教学内容四、半实物仿真系统在教学中的应用半实物仿真系统能够提高教学效果,学生在虚拟环境中进行实践操作和学习,更容易理解和掌握知识。
通过实际操作能力的锻炼,学生能够更好地应用所学知识,提高学习成绩和综合素质。
2. 培养学生实际操作能力半实物仿真系统可以帮助学生培养实际操作能力,通过模拟实际情境的实践操作,让学生在虚拟环境中进行实际操作,增强学生的实际技能和问题解决能力。
关键词:机车控制系统;半实物仿真;HIL测试由于机车控制系统是一个复杂的非线性系统,设计和分析难度较大,为避免试验过程中缺少对中断延迟、执行时间等实时数据的采集,影响控制系统动态和稳态性能的研究,在研究中采用半实物仿真的测试方法,得到较为理想的试验结果,为缩短交流传动系统研发时间、降低测试成本、提高系统软硬件质量和可靠性提供有利依据。
1半实物仿真介绍半实物仿真的测试方法分为快速控制原型(以下简称RCP,RapidControlPrototyping)和硬件在回路(以下简称HIL,HardwareintheLoop),这两种形式在整个半实物仿真试验过程中相辅相成。
RCP过程采用“虚拟控制器+实际被控对象”的模式;HIL过程采用的是“实际控制器+虚拟被控对象”的模式。
其中,针对带载有功率的设备主要采用HIL测试方式,因此机车控制器的半实物仿真采用HIL测试的方式。
HIL测试方式是以实时处理器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态,通过I/O接口与控制器实物相连接,实现对控制器的性能指标、容错能力等方面的测试。
2测试方案(1)硬件平台。
测试过程中涉及的硬件平台设备包括:上位机、转换器、仿真机以及实际控制器,这些设备之间呈环形连接状态。
上位机根据输入的指令建立与实际控制器相对应的数学模型,并对数学模型进行编码,生成仿真机可识别的目标代码。
目标代码经上位机的通信转换卡、通信线缆、仿真机通信接口下载至仿真机中。
同时,上位机可以利用调试软件根据实际控制器需要的工况和功能生成与之相应的控制信号,并将该控制信号经上位机的通信转换头和通信线缆传输到实际控制器中。
仿真机运行经由上位机而来的目标代码,并根据转化器输出的反馈信号生产环境模拟信号,将该环境模拟信号输入转换器,转化器传导环境模拟信号至机车的实际控制器,控制器生成的信号再经由此路径以反馈输入信号的形式传递给仿真机。
通过断线测试箱(以下简称BOB,BreakOutBox),可以在不中断信号连接的情况下对信号进行测试;也可以断开连接,直接从输出端子处为实际控制器引入激励信号或对I/O信号进行静态测试,以确认信号是否正确。
半实物仿真基本原理嘿,朋友们!今天咱来唠唠半实物仿真的基本原理。
你说这半实物仿真啊,就好比是一个神奇的魔法盒子。
咱平时生活里不是有好多实际的东西嘛,像各种机器啦、设备啦。
那半实物仿真呢,就是把这些实实在在的玩意儿和虚拟的世界结合起来。
想象一下,就好像你在玩游戏,但是游戏里的一部分是真真实实存在的东西,这多有意思啊!它能让我们在一个相对安全又能控制的环境里,去模拟那些复杂的情况。
比如说,咱可以用它来测试新研发的汽车性能,不用真的把车开到路上冒险,多保险呐!这半实物仿真的好处可多了去了。
它能帮我们省钱啊!不用每次都搞个大工程来试验,就在这个魔法盒子里模拟一下,效果不也挺好嘛。
而且还能省时间呢,不用等各种准备工作都做好了再去实践。
它就像是一个聪明的导演,能安排各种场景和情节。
咱可以让它下雨、下雪、出太阳,想怎么来就怎么来。
这可比现实世界好控制多啦!咱再打个比方,这半实物仿真就像是搭积木。
我们把不同的部分组合起来,搭建成我们想要的样子。
这些部分可能是真实的传感器,也可能是虚拟的模型。
它们一起合作,就能创造出一个逼真的场景。
它可不是随随便便就能弄好的哦,得有专业的知识和技术才行。
就像厨师做菜一样,得知道放多少盐、多少油,才能做出美味的菜肴。
搞半实物仿真的人也得知道怎么调整各种参数,才能让仿真效果达到最好。
那怎么才能做好半实物仿真呢?首先得有好的模型吧,这模型就像是房子的根基,不牢固可不行。
然后还得有精确的测量和数据,这就像是给模型穿上合适的衣服,得合身才行。
咱平时生活中很多地方都能用到半实物仿真呢,航天领域、军事领域、工业领域等等。
它就像一个默默无闻的英雄,在背后为我们的进步和发展贡献着力量。
你说这半实物仿真是不是很神奇?是不是很值得我们去深入了解和研究?反正我觉得是挺有意思的,它给我们带来了太多的便利和可能。
所以啊,咱可不能小瞧了它,得好好利用它,让它为我们的生活和工作带来更多的惊喜和改变!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
某型导弹控制系统半实物仿真结果研究马培蓓张勐李伟 吴媛媛(海军航空工程学院研究生队烟台 264001)摘要:半实物仿真是工程领域内一种应用较为广泛的仿真技术首先介绍了某型导弹半实物仿真系统的作用和组成并给出了半实物仿真的设计框图论述了半实物仿真中发现的问题最后给出了陀螺信号及二级舵舵位置反馈信号的半实物仿真与数字仿真结果的对比曲线图说明此次半实物仿真结果是比较可靠的就是在试验的条件下实物工作环境模拟设备以及导弹的运动学组成一个可运行的系统可重复运行本文以dSPACE仿真计算机为核心并对半实物仿真结果进行了分析说明此次半实物仿真是可靠的1半实物仿真系统的作用 半实物仿真主要是研究制导控制系统用数字仿真解决不了的问题更好地发挥数字仿真的作用Ø 研究制导控制系统某些环节的特性对系统的影响及改进措施控制系统中的某些环节的特性不易用数学表达式加以描述这些都可通过半实物仿真来进行研究尽可能地把制导控制系统的硬件设备接入到仿真回路中在条件许可的情况下利用现代的仿真技术使目标环境的仿真逐步接近作战过程的实际环境Ø 校准制导控制系统的数学模型半实物仿真的试验目标无非是认识和性能两种性质的检验系统各部分的协调性和匹配性硬件功能的正确性和系统性能是否满足技术指标要求等三轴飞行模拟转台陀螺组合4个磁粉离合器电动舵机综合电源组成末制导雷达空气动力而将自动驾驶仪(无线电高度表除外)接入仿真系统的控制回路实现该部分的半实物仿真l 对仿真计算机的要求l 舵机的仿真系统必须能够实时地实现控制系统的回路闭合从而可以在一个完全闭合的回路中实时地运行导弹控制系统的飞行方案与控制方案导弹的半实物仿真统从功能上应能完全实现导弹所具备的功能各组成部分除了可以模拟导弹的数学模型外这样可使我们逐渐完成整个系统的开发最终可实现全系统的联调控制部分的数学模型去掉由实物所代替 图1 某型导弹半实物仿真设计框图3 半实物仿真中发现的问题 3.1建立准确的仿真模型数学模型是仿真的基础和依据仿真就没有意义了存贮的各个环节中也不可避免的出现这样和那样的问题角度和弧度变换不统一漏写以及数据错误等这需要我们在半实物仿真试验中逐一发现Ø 必须对俯仰装订信号Ø 二次降高的高度修正我们发现在二次降高指令发出之后通过测试检查发现导弹二次降高的高度无法达到7米另外时间常数比较精确的值应为4.3秒如果按照数学模型所示电路时间常数设为0.5SÔÚ实际的仿真试验中则在G指令发出之后为此修正了俯仰程序放大器的数学模型如图2所示图2 修正后俯仰程序放大器仿真模型Ø 舵机回路数学模型的修正我们发现如果按照以前舵机的数学模型来进行仿真超调大不仅舵位置反馈信号不正确与实际情况不符[38]ÎÒÃǶԶæ»úµÄÊýѧģÐͽøÐÐÁËÐÞÕý·ÂÕæ½á¹ûÓëʵ¼Ê½á¹ûÍêÈ«Ïà·û图3 原舵机仿真模型得到的结果 图4 修正舵机模型得到的结果图3.2仿真时需注意的事项1) 在半实物仿真开始前使转台的中框预先转动150¶ø´Ëʱ¸©ÑöÍÓÂÝ´¦ÓÚµçËø¶¨×´Ì¬ÔÚµ¼µ¯·¢Éä˲¼äÏà¶ÔÓÚˮƽ»ù×¼¶øÑÔÒò´Ë2) 考虑到电压匹配与驱动的问题因此在适配器上将采集回来的电压缩小1/2送到DA接口考虑到仿真机送出的电压信号的范围及电压必须在适配器上加入放大2倍的电压3) 必须注意到陀螺信号及舵位置反馈信号都是以电压信号的形式采集回来的必须通过一定的转换关系使其转换为角度的形式转台控制信号必须转换为电压信号的形式才能接到DA接口半实物仿真试验中地线的种类繁多仿真机地实物地电源地等由于仿真系统的各仿真设备和参试部件相距甚远弱信号传输存在严重的噪声干扰和信号衰减问题严重时使系统不能正常工作危及被试设备的安全在建设半实物仿真系统的过程中铺设系统的地线可以有效的解决信号传输中的噪声干扰问题千万不可忽视使仿真结果面目全非信号之间的传递超过5米以上者否则同样产生错误的结果其中虚线为数字仿真结果横坐标为时间秒(s),纵坐标为度(0)ψ--航向角图5 ϑ对比仿真曲线图 图6 ψ对比仿真曲线图图7 γ对比仿真曲线图 图8二级一舵对比仿真曲线图图9 二级二舵对比仿真曲线图 图10 二级三舵对比仿真曲线图图11二级四舵对比仿真曲线图从以上的数字仿真结果与半实物仿真结果的比较来看说明本次仿真研究提供的驾驶仪实物数学模型是比较准确的5结束语 随着科学技术的飞速发展和人们对其认识的不断深入硬件水平将得到进一步的发展仿真性能及可靠性不断提高1) 仿真建模水平不断提高系统仿真能否达到预期的效果数学模型将起到关键的作用2) 仿真计算机软使仿真更为智能3) 环境模拟设备将向空间集成化试验多功能化方向发展并将进一步拓宽其应用领域宇航出版社 1998.8 90-1112 钱杏芳主编 导弹飞行力学[M] 北京清华大学出版社 2002.10 339-343 354-356 4张志涌 精通MATLAB6.5版[M] 北京清华大学出版社 2002.4 6 dSPACE。
dSPACE实时仿真系统介绍2010-06-11 15:24:04 来源:与非网关键字:dSPACE实时仿真系统硬件在回路dSPACE简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台,实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接。
dSPACE实时系统拥有实时性强,可靠性高,扩充性好等优点。
dSPACE硬件系统中的处理器具有高速的计算能力,并配备了丰富的I/O支持,用户可以根据需要进行组合;软件环境的功能强大且使用方便,包括实现代码自动生成/下载和试验/调试的整套工具。
dSPACE软硬件目前已经成为进行快速控制原型验证和半实物仿真的首选实时平台。
实现快速控制原型和硬件在回路仿真RCP(Rapid Control Prototyping)— 快速控制原型要实现快速控制原型,必须有集成良好便于使用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试工具。
dSPACE 实时系统允许反复修改模型设计北京汉阳,进行离线及实时仿真。
这样,就可以将错误及不当之处消除于设计初期,使设计修改费用减至最小。
使用 RCP 技术,可以在费用和性能之间进行折衷;在最终产品硬件投产之前,仔细研究诸如离散化及采样频率等的影响、算法的性能等问题。
通过将快速原型硬件系统与所要控制的实际设备相连,可以反复研究使用不同传感器及驱动机构时系统的性能特征。
而且,还可以利用旁路( BYPASS )技术将原型电控单元( ECU : Electronic Control Unit )或控制器集成于开发过程中,从而逐步完成从原型控制器到产品型控制器的顺利转换。
RCP 的关键是代码的自动生成和下载,只需鼠标轻轻一点,就可以完成设计的修改。
HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)—半实物仿真当新型控制系统设计结束,并已制成产品型控制器,需要在闭环下对其进行详细测试。
1、系统:系统是指自然界存在的相互联系、相互制约、相互作用且按照一定规律运动的实体组合系统。
三要素包括:实体、属性、活动。
系统按照人们对其内部特性了解程度分为:白色系统、黑色系统、灰色系统;按照产生原因分为:自然系统、工程系统;按时间分类:连续系统、离散事件系统。
2、仿真:系统仿真是根据相似原理建立系统模型,利用模型试验来研究系统的一种实验方法。
它利用一个模型来模拟实际系统内部发生的运动过程,以达到某种实际应用效果或者对系统动态性能的求解。
根据物理时钟和仿真时钟分为:实时仿真、亚实时仿真、超实时仿真;根据模型分为物理仿真、数字仿真、半实物仿真。
根据计算机:模拟计算机仿真、数字计算机仿真、混合计算机仿真。
3、模型:模型是为了研究系统性能而收集的与该系统有关的信息集合体,是系统某种特定性能的一种抽象形式。
分类:物理模型、数学模型。
4、半实物仿真是将物理仿真和数字仿真相结合的一种仿真技术。
仿真回路中一部分是数字模型,运行于数字计算机中,一部分是物理模型,直接接入仿真回路。
它比数字仿真更接近于真实情况,又能解决一些物理仿真无法模拟的问题。
5、半实物仿真的关键技术:总体技术:即指仿真系统的总体任务规划。
仿真模型的校核与验证技术:是保证系统仿真的逼真度和置信度的技术基础。
接口技术:对系统接口要求如下:实时性、准确性、抗干扰性、可靠性。
目标特性技术:研究在不同探测环境下,目标的电、光、声散射、辐射和传输特性。
运动特性仿真技术:模拟对象在空间的运动特性。
其余关键方针技术,包括气动负载特性仿真、视景仿真技术、大气环境仿真、卫星导航特性仿真。
6、程控飞行器主要参试部件:弹载计算机、惯组、舵机。
其典型半实物仿真框图如下:红外制导加红外目标模拟器、导引头、五轴转台(模拟目标和导弹间的相对运动)。
射频寻的加天线阵列(雷达目标模拟器)、微波暗室、雷达导引头、三轴转台。
7、仿真计算机是用于系统仿真的计算机,半实物仿真对仿真机的功能要求如下:实时性、计算速度的要求、外设与专用接口的要求、仿真软件的要求。
JNE: 美军的JTRS半实物网络仿真器赵玉亭| 2010年9月JNE是一套基于EXata虚拟网络平台的JTRS半实物网络仿真系统。
JNE能够实时、精确地对JTRS波形和移动网络进行仿真,为用户提供了一个网络规划、测试与评估应用开发和训练的集成一体化环境。
JNE提供真实通信效果的可扩缩环境,能够支持大规模(数以百计的电台)的分析、测试和训练,而无需大量的物理实装电台。
软件仿真网络和真实物理网络执行相同的数据结构与算法逻辑,对于用户而言,是无法区分真实的态势感知、指控简令、VoIP话音、侦查视频、交互短信等战术业务到底是来自于实际物理装备,还是来自于虚拟电台。
JNE提供了一种能够保证软件虚拟电台和物理实装电台之间进行无缝实时多协议层次交互的高保真度解决方案。
实时的硬件在环半实物仿真能力使得支持类似于网络规划、测试评估、应用开发和训练等作战集成成为可能。
JNE工作在市面上通用的低成本、商业化多核并行架构上。
JTRS组网能力示意图JTRS电台用于由数以百计战术电台组成的大规模无线移动网络中。
如此大规模的外场实测成本昂贵,耗时而且结果无法重现,因而建模与仿真就成为了一种在电台开发和网络部署之前进行电台性能和组网算法的标准验证方法。
JTRS-GMR / MIDS / AMF / HMSJNE用于JTRS系统中的陆基移动电台(Ground Mobile Radio, GMR)、空基海基固定站(Airborne, Maritime, Fixed Station, AMF)以及手持背负小型化(Handheld, Manpack, Small Form Factor, HMS)电台,包括宽带组网波形(Wideband Network Waveform, WNW)、士兵电台波形(Soldier Radio Waveform, SRW)等先进网络化波形在内的软件无线电与网络中心战装备和系统的训练、测试和分析能力。
JTRS陆基移动电台(Ground Mobile Radio, GMR)是下一代车载多媒体软件无线电台。
abb公司核电半实物仿真ABB公司核电半实物仿真ABB公司是全球领先的电力和自动化技术供应商,致力于为各行各业提供先进的解决方案。
核电是一种清洁、可持续的能源形式,在全球范围内得到广泛应用。
ABB公司在核电领域有着丰富的经验和技术实力,为核电站的运行和管理提供全方位的支持。
核电站是复杂的工程系统,涉及到核反应堆、蒸汽发生器、蒸汽涡轮发电机组等多个关键设备。
为了确保核电站的安全运行,ABB公司开发了核电半实物仿真技术,通过模拟真实核电站的运行情况,帮助人们更好地理解和掌握核电站的运行原理和操作方式。
核电半实物仿真是通过计算机软件和硬件系统,将核电站的各个部分进行精确的模拟和虚拟化。
通过这种仿真技术,人们可以在虚拟环境中进行各种操作和实验,而不需要真实投入大量资源和风险。
这种仿真系统可以模拟核反应堆的工作过程、蒸汽发生器的运行状况,甚至可以模拟各种可能的事故情况,帮助人们了解和应对各种突发事件。
核电半实物仿真技术的核心是仿真软件和仿真平台。
ABB公司开发的仿真软件可以根据用户需求,对核电站的各个部分进行精确的建模和模拟。
这些软件可以模拟核反应堆的物理过程、蒸汽发生器的热力特性、蒸汽涡轮发电机组的发电效率等。
通过这些仿真软件,人们可以观察和分析核电站的运行情况,优化操作方式,提高发电效率。
除了仿真软件,核电半实物仿真还需要一个仿真平台来支持。
这个平台可以是一个真实的控制室,也可以是一个虚拟的控制室。
在这个仿真平台上,人们可以通过各种控制设备和显示屏,对核电站进行操作和监控。
通过这个仿真平台,人们可以实时了解核电站的运行状况,及时发现和解决问题。
核电半实物仿真的好处是显而易见的。
首先,它能够提供一个安全的环境,让人们进行各种操作和实验,而不需要真实投入大量资源和风险。
其次,它可以帮助人们更好地理解和掌握核电站的运行原理和操作方式,提高工作效率。
最重要的是,它可以帮助人们预测和应对各种可能的事故情况,提高核电站的安全性和稳定性。
仿真系统架构飞行综合试验仿真系统架构无人直升机飞行控制系统半实物仿真综合实验一、无人直升机半实物仿真系统介绍一个实际的物理系统可以用数学模型来描述,对这个描述物理系统的数学模型,可以用计算机求解,这就叫数字仿真。
数字仿真无需昂贵的实物,也无需模拟生成客观真实环境的各种物理效应设备,而是建立数学模型,按数学模型选好合适的算法,编好程序,在计算机上进行实验。
虽然数字仿真的效率比较高,在实际硬件制造之前可以模拟系统的性能,但其置信度不高,因为许多数字模型是理想化的,且诸多子系统之间的相互作用难以预测和建模。
半实物仿真将包括传感器和执行机构等主要部件置于回路中对系统进行仿真,填补了全数字仿真与实际外场试验之间的空档。
这种飞行器关键元部件在回路的实时仿真更适合于工程研究的情况,可以避免飞行控制系统中传感器和执行机构建模的困难,克服了由于某些元部件建模不准而造成的仿真误差,从而提高全系统的仿真置信度。
另一方面,在半实物仿真中,可重复的仿真条件还可以验证数据的可靠性、可用性和可维护性。
利用无人直升机半实物仿真系统试验平台,使学生了解无人直升机控制系统的组成,进行无人直升机基本姿态回路和高度回路闭环控制设计和控制参数的整定。
另外通过试验使学生深入理解飞行控制的工作机理以及半实物仿真在飞行控制仿真中的意义。
1.1. 系统的结构和工作机理无人直升机半实物仿真系统主要由飞行器自动驾驶仪(包括飞行控制计算机和舵机伺服控制器等)、飞行动力学仿真计算机、三轴飞行仿真转台及其激励的传感器(如磁航向计、垂直陀螺等)、大气数据模拟器、地面测控装置、通讯电台等部分组成,结构图如下图1所示。
图1 无人直升机半实物仿真结构随着无人直升机飞行速度和高度范围不断扩大,飞行性能也急剧变坏,而根据自动控制理论,为改善飞机角运动的阻尼特性,直接引入姿态角的变化率,形成反馈回路可调节直升机角运动的阻尼比,改善飞行品质。
在设计飞行控制器时一方面引入姿态角速度信号增加系统阻尼,另一方面采用姿态闭环控制使反馈跟踪实际指令。
半实物仿真平台简介
2.1组成
半实物仿真平台主要由主控计算机、仿真计算机、控制计算机(原型机)、A/D接口、D/A接口及相关能源设备、记录设备等组成,如图1所示。
其中被控对象采用数学仿真,由dSPACE仿真计算机通过软件实现;控制计算机用仿真实物实现,即用dSPACE标准组件作为控制计算机的快速原型机,实现控制计算机功能;仿真计算机通过A/ D、
D/A等输入输出口与控制系统实物相互,实现数字控制器与外界设备的信息交换。
输入和输出信息分别从转接口和dSPACE引出,通过记录仪进行记录。
2.2主控计算机
主控计算机是整个仿真系统的上位机,采用有多个ISA总线的工控机,安装MATLAB6.5系列软件、dSPACE软件,用于构建控制系统Simulink框图、进行系统参数优化和数字仿真、控制仿真过程、编译下载仿真软件、输入输出仿真结果等。
根据控制系统设计和建模结果,利用MATLAB/Simulink构建系统数字仿真框图,进行数字仿真和控制参数优化。
在数字仿真的基础上,利用dSPACE提供的RTI软件,将被控对象的Simulink框图生成实时代码并自动下载到dSPACE仿真计算机中;将控制器控制方程的Simulink框图生成实时代码并自动下载到dSPACE快速原型机中。
用dSPACE提供的综合试验与测试环境软件ControlDesk、自动实验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion等实现试制和参数测量。
该软件环境可以方便地实成、下载和试验调试等工作。
2.3仿真计算机
用dSPACE标准组件系统DS1005PPC处理器板作为仿真计算机,用以模拟被控对象。
DS1005PPC处理器与主控机之间用光缆连接交换数据。
DS1005PPC板主频480MHz;片内数缓存均为32KwordS;通过32位PHS总16块I/O板,通过ISA总线与主机进行并具有相当强的计算能力。
由于PHS总线实时应用设计,所以它不存在其他外部传输协议的总线所存在的内含软件问题。
2.4控制原型机
在数字控制系统的控制计算机实物以前,dSPACE提供了良好的仿真实物。
dSPACE单板系统DS1103控制器板作为用来实现控制器的控制算法。
DS1103板卡把处理器和I/O集成到一块板子上,形成一个完整的实时仿真系统。
使用时将DS1103插到主控计算机ISA槽,通过I SA总线与主控机和仿真机交换数据。
用这种板卡作为控制计算机的原型机可以完全模拟数字控制算法,大大缩短研制周期。
2.5输入输出接口
为了满足半实物仿真需要,采用了D转换板和DS2103 D/A转换板
与实物相连术特性如表1和表2所示。
这种板卡具有精度,能真实有效地传递数模信号,不会统带来误差。