分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计

商用飞机分布式飞行模拟系统设计与实现
姜毓琦;周小明
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2022(35)7
【摘要】商用飞机飞行模拟系统的仿真组件复杂,其分布式控制为系统实现闭环控制的主要技术方法。

飞行模拟机是飞行模拟系统的硬件实现设备。

现代飞行模拟机以数字技术为主,其系统主要由座舱仿真系统、运动系统、视景系统等分系统组成。

飞行模拟系统通过分布式控制、同步和并行计算技术,以实现高性能的飞行模拟仿
真与控制。

【总页数】4页(P13-15)
【作者】姜毓琦;周小明
【作者单位】中国商用飞机有限责任公司四川分公司;河海大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.飞机电源系统飞行试验数据高速采集及处理系统设计与实现
2.民用飞机电子飞行仪表仿真系统设计与实现
3.飞机飞行轨迹仿真系统设计与实现
4.面向对象的商用
飞行模拟机教员台设计与实现5.水陆两栖飞机铁鸟台简易飞行模拟座舱系统设计因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

北京印刷学院研究生学术活动月登记表姓名刘忠俊学号2015065106学科名称机械工程研究方向数字化设计与制造技术时间2016年5月5日地点教C314报告人王少萍报告题目飞行器机电系统关键技术报告内容：王老师主要讲述了两大方面的内容：（一）飞行器机电系统关键技术；（二）研究生培养的思考。

（一）对于飞行器机电系统关键技术主要从五个方面进行阐述：（1）飞行器机电系统组成（2）飞行器机电系统研究领域在飞行器机电系统精度控制中讲到使用半实物物理模型来进行实验分析，负载模拟器已做成实物，不但可以为飞行器施加负载，也可为其他机器施加负载，大大提高了产品的成功率。

（3）先进机电控制元件和系统（4）飞行器机电系统故障诊断与健康管理（a）健康管理组成部分；（b）分布智能异常/故障/预测（5）飞行器机电系统可靠性（a）液/电混合非相似冗余系统；（b）非相似电液动力与作动系统的可靠性；（c）电液动力与作动系统可靠性分析方法；容错系统越少可靠性也好。

（二）研究生培养的思考研究生培养的五个目标：创新能力、动手能力、写作能力、协作能力和表达能力。

心得体会：聆听了王老师关于《飞行器机电系统关键技术》的学术讲座收货颇丰。

首先是对于王老师条理清晰地陈述、严谨的逻辑思维以及渊博的知识感到钦佩，让我感到了差距之大，更加激发了我的求知欲；其次是对于飞行器有了一定的了解，在整个讲座过程中王教授都是以飞机机电系统为例进行陈述，虽然以前从未涉猎过飞行器机电系统，但机器的机电系统都大同小异，可以借鉴学习其他机电系统。

最后感触最深的就是王老师浅谈了一些她关于研究生培养的思考。

王老师讲到研究生培养的目标就是五个能力，对于创新来源于对对象的认识和系统的思考；作为机械生我们要学会机械、电气和控制的动手能力；写作能力要通过大量阅读来提升；协作能力既是对情商的考验；最后我们要在诸多机会下培养表达能力，提升自己。

签名：注：1. 报告内容及心得体会可另附页填写。

基于半实物仿真的风力发电实验教学平台作者：潘春鹏郝正航来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2020年第03期摘要：针对传统的风力发电教学实验平台功能单一、难以完全满足新工科建设对学生多维能力培养需求的现状，基于半实物仿真技术，设计了一种产学研一体化的风力发电控制装置研发及教学实验平台。

以OBE（基于学习产出的教育模式，Outcomes-Based Education）理念为指导，依托贵州大学通用实时仿真平台，以培养科学素养高、创新能力强、实践能力强的三位一体的复合型高级工程技术人才为目标，参考企业实际产品研发测试流程，通过采用先进的实时仿真技术，构建了适用于新工科建设的新一代实验教学平台，探索了产学研一体化的新工科人才培养路径。

关键词：风力发电;硬件在环;产学研一体化;新工科中图分类号：TM614; G642.423文献标识码： A风能是一种清洁的可再生能源，风力发电是风能利用的主要形式[1]。

一个完整的风力发电系统涉及的专业知识包括电机学、电力电子技术、自动控制、电力拖动等，而这些知识对应的是电气工程及其自动化专业的重要专业课。

因此，有必要把风力发电系统作为该专业创新综合应用类课程的实验教学实例[2]。

传统实物风力发电教学实验平台功能单一，多依托于固定的实物拓扑，以操作演示为主，缺乏创新性与拓展性;而纯数字仿真平台可以实现对控制算法的研究，却难以培养学生动手实践的能力。

为了实现学生创新、实践与科研多维能力的全面发展，高校自行研制基于半实物仿真技术的新型实验教学平台，已成为当前风力发电实验平台建设与探索的热点。

1 风力发电实验教学平台建设现状目前国内外对风力发电实验教学平台建设进行了很多的探索，但大多是实物实验平台或纯数字仿真实验平台。

文献[3]中建设了以小型永磁同步发电系统和LabVIEW监控系统组成的风力发电实验平台，可以实现完整风力发电过程的演示，帮助学生对风力发电建立直观的概念;文献[4]中通过对实际运行大型风力机进行实时数据的采集，配合3D动画技术，建立了一个交互式风力学习实验平台，形象地展示了风力发电的过程，让学生学习过程充满趣味性;文献[5]中建设了以可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）、电机、风机和蓄电池组成的小型风力实验平台，学生通过调节风速按钮，可以观察风力发电功率曲线的变化，较为形象地展示了风力发电的实际情况。

中大型电动垂直起降航空器分布式电推进系统和海岛场景环境试验适航要求1范围本文件规定了电动垂直起降（eVTOL）航空器分布式电推系统和海岛场景环境试验适航要求。

本文件适用于在中国境内使用中大型eVTOL无人驾驶航空器。

中型无人驾驶航空器是指空机重量超过15千克，且最大起飞重量超过25千克不超过150千克的无人驾驶航空器。

大型无人驾驶航空器是指最大起飞重量超过150千克的无人驾驶航空器。

2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

2.1电动垂直起降（Electric Vertical Takeoff and Landing，eVTOL）航空器是一种依靠电力推进系统可以垂直起飞、悬停和降落的航空器。

2.2分布式电推进（Distributed Electric Propulsion，DEP）由电机驱动分布在机翼或机身上的多个螺旋桨或风扇构成推进系统为航空器提供主要推力。

2.3电弧故障（Arc Fault）电弧故障是指带电线路中出现非人类意愿电弧的一种电气故障。

按照电弧故障发生时电弧与电路连接关系，可将电弧故障（Arc Fault，AF）分为串联电弧故障（Series Arc Fault，SAF）、并联电弧故障（Parallel Arc Fault，PAF）、接地电弧故障（Grounding Arc Fault，GAF）和复合电弧故障（Complex Arc Fault，CAF）。

2.4限制载荷（Limit Loads）限制载荷是各安装构件和结构在预期工作状态下受到的最大载荷。

2.5极限载荷（Ultimate Loads）极限载荷是各安装构件和结构在异常工况下受到的最大载荷，一般由限制载荷的 1.5倍和电机失效工况下的载荷共同确定。

2.6储能装置（Energy Storage Device）以任何方式储存某种形式能量的装置。

典型的储能装置包括但不限于电池、燃料电池或电容。

电池是一种由电化学电池组成的装置，用于将化学能转化为电能。

半实物仿真技术的发展现状刘延斌　金光(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022)摘要　随着国防科技事业不断发展,半实物仿真技术因其具有的诸多优点愈来愈成为科学研究必不可少的手段。

本文介绍了半实物仿真技术的现状及关键技术,并对半实物仿真的未来加以分析,最后指出智能、高效、可靠是其发展的方向。

关键词　半实物仿真;仿真技术;系统仿真1　引 言 仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段,极大地扩展了人类的视野、时限和能力,在科学技术领域起到了极其重要的作用。

近10年来,我国仿真技术得到迅速发展。

从应用的广泛程度看,已经从早期的航空、航天、火力发电和核动力发电部门扩展到今天的军事、电子、通信、交通、舰船、冶金、建筑、气象、地质、机械制造、轻工、技术训练等多种行业和部门,其应用已渗透到系统生命周期的全过程。

半实物仿真作为仿真技术的一个分支,涉及的领域极广,包括机电技术、液压技术、控制技术、接口技术等。

从某种角度上讲,一个国家的半实物仿真技术的发展水平也代表其整体的科技实力。

半实物仿真是工程领域内一种应用较为广泛的仿真技术,是计算机仿真回路中接入一些实物进行的试验,因而更接近实际情况。

这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在计算机上运行,这是在飞机与导弹控制和制导系统中必须进行的仿真试验。

2　半实物仿真技术 半实物仿真技术又称为硬件在回路仿真,在条件允许的情况下尽可能在仿真系统中接入实物,以取代相应部分的数学模型,这样更接近实际情况,从而得到更确切的信息。

这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在计算机上运行。

此外要求有相应的模拟生成传感器测量环境的各种物理效应设备。

由于在回路中接入实物,硬件在回路仿真系统必须实时运行,因此半实物仿真系统可以归纳为以下几部分:①仿真计算机系统(动力学模型及程序、数据)与接口;②环境模拟设备(角运动仿真器、目标特性仿真器、目标运动仿真器、负载仿真器等);③被测实物(传感器、控制计算机、执行机构)。

通用航空电源综合测试系统设计
张树团;王晶;皮之军
【期刊名称】《自动化与仪器仪表》
【年(卷),期】2011(0)5
【摘要】为了满足对航空电源系统测试设备通用化的需求,设计了基于LabVIEW 的航空电源综合测试系统。

系统由硬件部分和软件部分组成,硬件部分采用高速数据采集卡实现数据的实时采集,软件部分采用模块化的设计思想,能够按照国军标的要求进行数据分析与处理。

实际应用表明,该系统具有操作方便、测试准确高、可靠性好等特点,达到了设计要求。

【总页数】2页(P48-49)
【关键词】飞机电源系统;数据采集与处理;测试;LabVIEW
【作者】张树团;王晶;皮之军
【作者单位】海军航空工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP13;U46
【相关文献】
1.航空电源综合测试系统研究 [J], 齐江江
2.通用型航空蓄电池充放电综合测试柜设计 [J], 王鑫;张西虎
3.航空二次电源计算机综合测试系统的设计与实现 [J], 张泾周;张光磊;胡刚成;赵新红;强应民
4.通用串行航空总线综合测试系统设计 [J], 宫海波;张振华;徐茜
5.卫星通用化综合测试鉴定评估系统设计与实现 [J], 冯科峰
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航空发动机电气控制半实物虚拟仿真平台开发Abstract：The core of the engine aircraft，to ensure its safe，reliable and fast start，is very important for the aircraft to take off safely and quickly and complete the expected tasks in a timely manner，so it is necessary to conduct a more in-depth study on the take-off process of the aircraft. However，the real aircraft engine is expensive，and the requirements for laboratory construction are too high，so we follow our mentor to complete the creation of the innovative and entrepreneurial project of the aero-engine electrical control hardware-in-the-loop virtual simulation platform for college students. Combined with the principles and functions of the civil aviation engine electrical control system，we design and develop a hardware simulation platform that integrates engine speed，electrical motion parts，control rate and so on. The upper computer software of engine electrical control and condition monitoring is developed using ***** software，which realizes the coordination between the host computer and the hardware platform，and completes the key functions of engine electrical control. At the same time，the 3D virtual engine model is developed，so as to realize the linkage of the host computer，the hardware platform and the virtual model，and fully reproduce the control law and process of the real engine.Keywords：3D software; *****; host computer; linkage of hardware platform and virtual model1 發动机的结构构造航空发动机作为航空飞行器的动力核心，起动过程的顺利与否直接决定了发动机能否正常工作，起动性能的好坏也是一项衡量一个航空发动机综合性能的重要指标。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计作者：苗栋肖刚余海田蓓来源：《物联网技术》2020年第04期摘要：文中针对现代飞机的分布式机电综合系统的要求，提出分布式飞机机电综合系统地面半实物仿真验证环境。

以某型飞机分布式机电综合管理系统数字仿真及半实物硬件在环测试要求为牵引，明确分布式机电综合系统从数字验证到半实物验证的方法和过程。

搭建分布式机电综合系统半实物验证环境，并对该环境整体能力进行验证测试，试验结果表明了涉及方法、验证系统是正确、合理的。

关键词：分布式系统;飞机机电综合;半实物仿真验证;试验验证;数字验证;在环测试中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）04-00-040 引言飞机机载设备是指为了完成飞行任务、特定任务以及为保证飞行员与成员安全、舒适而装配在飞机上的、有独立功能装置的总称，主要由飞控系统、航电系统和机电系统（飞管系统）三大部分组成。

机载设备作为飞机重要组成部分，正在发挥越来越重要的作用。

其中，机载机电系统是保证飞机正常飞行以及飞机个功能安全运行的安全关键系统[1]。

随着信息技术、网络技术和计算机技术的飞速发展，机电系统向综合化、模块化、智能化方向快速发展，不再以单个机电系统或机电设备作为控制、管理及监视的对象，而是以全机整个机载机电系统作为控制、管理及监视的对象，提高了综合化的程度。

从现代飞机机电综合管理系统发展情况可以看出，机电综合管理系统的体系结构经历了从部分机电系统综合、机电系统信息综合、分布式机电综合管理（采集、控制及解算）等体系结构的发展。

新型分布式系统构型体系与传统的机电系统构型体系对系统半实物在环验证提出了新的要求及挑战。

对于新型的分布式机电系统架构，单个设备与单个系统不再是一对一的关系，传统单机单系统仿真激励方式将无法满足分布式机电系统仿真验证要求。

现有试验能力既无力支持综合化机电系统的评估，也无法对综合化机电系统架构方案、整体综合功能及控制在环性能进行验证。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计分布式飞机机电综合系统是指将系统中的各个子系统进行分离，并通过通信协议进行互联，从而实现系统的分布式化。

分布式飞机机电综合系统具有系统结构简单、系统性能高、系统维护方便等优点，因此在航空领域广泛应用。

为了确保分布式飞机机电综合系统的稳定性和可靠性，需要进行半实物验证。

半实物验证是指在实验室环境中构建一个系统的部分实物模型，并通过模拟真实环境的方法对系统进行测试、试验和验证。

本文设计的分布式飞机机电综合系统半实物验证环境主要包括以下组成部分：实物部件、仿真软件、控制系统、数据采集系统和通信网络等。

实物部件是指需要在半实物验证环境中搭建的物理组件，包括电机、伺服器、控制器、传感器等。

这些实物部件的性能、规格和方法需要与实际机电综合系统保持一致。

仿真软件是指用于模拟分布式飞机机电综合系统的软件系统。

在模拟过程中，可以逐步添加子系统，模拟实际的控制策略、故障处理等情况。

仿真软件可以与实物部件相互配合，并利用控制系统进行实时控制。

控制系统是指在分布式飞机机电综合系统半实物验证环境中，对实物部件进行控制的硬件和软件。

控制系统需要能够实时监测实物部件的运行状态，同时采用不同的控制策略进行精准控制。

数据采集系统是指用于记录分布式飞机机电综合系统运行过程中的各种数据，包括温度、速度、转矩等。

数据采集系统需要能够实时记录数据，以便后续分析和处理。

通信网络是指用于实现分布式飞机机电综合系统各个子系统之间相互通信的网络。

通信网络需要具备高速传输数据的能力，同时保证数据传输的安全性和稳定性。

在半实物验证环境设计过程中，需要考虑以下几点：首先，必须与实际机电综合系统保持一致，以确保验证结果的准确性。

其次，控制系统需要具有较高的实时处理能力和控制精度，以保证实物部件能够达到预期的控制效果。

最后，数据采集系统需要能够实时记录数据，并提供便于分析的接口和方法。

总之，分布式飞机机电综合系统半实物验证环境的设计需要考虑多个因素。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计一、引言分布式飞机机电综合系统是一种集机械、电气、电子、计算机控制等技术于一体的复杂系统，它在现代飞机中起着至关重要的作用。

为了保证飞机的安全性和可靠性，对分布式飞机机电综合系统进行验证和测试是非常必要的。

为了提高验证的效率和降低成本，半实物验证环境成为一种重要的测试手段。

本文将重点介绍分布式飞机机电综合系统半实物验证环境的设计。

二、半实物验证环境的概念半实物验证环境是指将实物部分和虚拟部分相结合的验证方法。

在分布式飞机机电综合系统的验证中，通常会将部分系统以实物的形式进行验证，而将其他部分以虚拟的形式进行验证，通过模拟和仿真的手段将两者结合起来，形成一个相对真实的验证环境。

这种验证方法可以在不同阶段对系统进行逐步验证，同时也可以在实际环境下无法完成的验证工作。

1.真实性原则半实物验证环境的设计首先要保证验证环境的真实性，即通过合理的模拟和仿真手段，保证验证环境的真实度和逼真度。

只有真实的验证环境才能对分布式飞机机电综合系统进行有效的测试和验证。

2.可靠性原则半实物验证环境的设计也要保证其可靠性，在验证环境中使用的硬件设备、软件系统等都应具有良好的可靠性和稳定性，可以满足长时间的验证需求。

3.灵活性原则半实物验证环境的设计还要具有一定的灵活性，可以根据不同的验证需求进行调整和改变，以满足不同的验证目标。

1.硬件设备在半实物验证环境中，硬件设备是非常重要的一部分。

对于分布式飞机机电综合系统的验证，通常需要使用传感器、执行器、控制器等硬件设备。

这些硬件设备的选择应根据验证需求进行合理选型，同时还需要考虑硬件设备的互连方式和数据采集方式。

2.仿真软件仿真软件是半实物验证环境中的核心技术之一。

通过仿真软件，可以模拟出飞机系统的各种工作状态和故障情况，在仿真环境中进行系统验证。

仿真软件也可以与实际硬件设备进行联合仿真，以实现半实物验证。

3.通信网络在分布式飞机机电综合系统中，不同的系统单元需要进行信息交换和数据传输，因此通信网络也是半实物验证环境中的重要组成部分。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计分布式飞机机电综合系统是指由多个子系统组成的飞机机电系统，每个子系统都有独立的控制单元，彼此之间通过通信网络连接。

为了验证这样的系统在实际环境中的性能和可靠性，需要设计一个半实物验证环境。

半实物验证环境的设计需要考虑以下几个方面：硬件设备、软件系统、通信网络和数据采集与分析。

硬件设备方面，需要搭建机电系统的实际硬件设备，包括各个子系统的硬件装置、传感器和执行器，以及与之相连的电路板、线缆和接口。

这些硬件设备需要与验证环境的计算机或服务器相连，可以通过总线或网络接口进行通信。

软件系统方面，需要开发相应的控制程序和算法，用于控制和管理机电系统的各个子系统。

这些控制程序需要能够与硬件设备进行通信，实时地采集和处理数据，并根据需要控制传感器和执行器。

还需要开发数据采集、存储和可视化的软件模块，用于对实验过程中的数据进行记录和分析。

通信网络方面，需要搭建一个可靠的局域网或广域网，用于连接各个子系统的控制单元，以及与验证环境的计算机或服务器。

通信网络需要具备高带宽、低延迟和稳定性的特性，以满足机电系统各个子系统之间的实时通信需求。

数据采集与分析方面，需要设计一个数据采集系统，用于实时地采集和记录机电系统的运行数据。

这可以通过传感器进行数据采集，然后将数据传输至存储系统进行记录和分析。

数据分析模块可以对数据进行处理和分析，提取其中的关键信息，用于评估系统的性能和可靠性。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境的设计需要考虑硬件设备、软件系统、通信网络和数据采集与分析等方面的要求。

通过搭建一个完整的验证环境，可以对机电系统的性能和可靠性进行全面的评估和验证，为系统的实际应用提供参考依据。

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计分布式飞机机电综合系统是飞机上非常重要的一个系统，它包括了飞机上所有的机电设备，如舱门控制系统、起落架系统、通讯设备、导航设备等。

这些设备在飞机的正常运行中起着至关重要的作用，一旦出现故障，将对飞机造成严重影响甚至危及飞行安全。

对分布式飞机机电综合系统进行全面的验证和测试是非常重要的。

为了对分布式飞机机电综合系统进行验证，需要设计一个半实物验证环境。

半实物验证环境是指将真实的飞机机电综合系统与虚拟仿真系统相结合，通过对真实系统的控制和监测，来验证系统的性能和可靠性。

设计一个合适的半实物验证环境对于飞机机电综合系统的研发和测试具有重要意义。

半实物验证环境需要包括真实的机电系统。

这些系统可以是从飞机上拆下来的设备，或者是专门为验证环境而设计的实验用设备。

这些设备需要能够完全模拟飞机上的真实运行情况，并且能够通过控制接口与虚拟仿真系统进行通讯和数据交换。

这些设备需要具有良好的可扩展性和灵活性，以便能够适应不同的验证需求。

半实物验证环境还需要包括虚拟仿真系统。

虚拟仿真系统是通过计算机模拟飞机机电综合系统的运行情况，可以对系统的性能和可靠性进行模拟和测试。

虚拟仿真系统需要能够模拟各种复杂的飞行场景和故障情况，并且能够与真实的机电系统进行实时通讯和数据交换。

通过虚拟仿真系统，可以对飞机机电综合系统进行各种复杂的验证和测试，以确保其性能和可靠性。

半实物验证环境还需要包括数据采集和处理系统。

数据采集和处理系统可以对真实的机电系统进行监测和数据采集，并且将采集到的数据传输给虚拟仿真系统进行处理和分析。

通过数据采集和处理系统，可以实现对机电系统运行情况的实时监测和分析，以及对系统性能和可靠性的评估。

半实物验证环境的设计需要考虑到各种复杂的验证需求和场景。

可以通过模拟飞机起降、空中迎风挑战、气候变化等复杂场景，对飞机机电综合系统进行全面的验证和测试。

还需要考虑到不同的验证方案和测试流程，以确保对系统的全面和深入的验证。