发动机电子控制半实物仿真试验平台的开发

一种机车优化操纵控制系统的半实物仿真测试平台设计摘要本文研究了一种机车优化操纵控制系统的半实物仿真测试平台设计。

该平台基于虚拟现实技术和实时控制技术，通过建立模型、仿真、控制等过程，实现了对机车操纵控制系统的测试和优化。

具体地，本文介绍了设计思路、系统架构、模型建立、仿真与控制等实现细节，并进行了实验验证。

结果表明，该平台能够较为准确地模拟真实机车操纵控制系统，实现了对机车性能的测试和优化，具有很高的实用价值。

关键词：机车；优化操纵控制系统；半实物仿真；测试平台1.研究背景机车是重要的铁路运输工具，其运行性能的好坏对运输效率和运行安全具有重要影响。

机车的操纵控制系统是机车性能的关键因素之一，因此其性能的测试和优化具有重要的意义。

传统的机车操纵控制系统测试通常需要进行实物实验，这种方式存在高昂的成本、危险性和测试效率低等问题。

随着模型仿真技术和控制技术的不断发展，开发一种基于半实物仿真的机车优化操纵控制系统测试平台成为趋势。

2.设计思路本文提出的机车优化操纵控制系统测试平台基于虚拟现实技术和实时控制技术，通过建立模型、仿真和控制等过程，实现对机车操纵控制系统的测试和优化。

该平台包括以下几个步骤：1)设计和实现机车模型2)搭建仿真平台3)开发控制算法和控制接口4)对机车进行测试和优化3.系统架构本文提出的机车优化操纵控制系统测试平台的系统架构如图1 所示。

该平台由机车模型、仿真平台、控制系统和用户界面等组成。

图1. 机车优化操纵控制系统测试平台系统架构机车模型通过建立机车模型和传感器模型等，完成机车运动和环境数据的采集等功能，提供仿真平台所需的输入数据和输出数据。

仿真平台通过虚拟现实技术和实时控制技术等，实现机车环境仿真，包括机车的运动、噪声、震动、气流等，同时提供控制仿真环境和实时数据采集功能。

控制系统通过算法设计和编程等方法，实现机车操纵控制系统的控制和优化，包括了控制算法和控制接口两个部分。

用户界面提供了友好的界面和操作方式，方便用户对机车进行测试和优化。

汽车电子节气门半实物仿真装置的开发葛建中【摘要】The object of study was directly put in the simulation loop to participate in the simulation, so it was unnecessary for the simulation system to build models of the nonlinear parts. A kind of development technology of automobile electronic hardware-in-the-loop simulation instruments based on low-cost project is discussed in this paper. A simulation control model of automobile electronic throttle is built based on Simulink, the corresponding hardware interface circuit is designed and the PID control algorithm is debugged. Based on this hardware-in-the-loop simulation system, the simulation of automobile electronic throttle is conducted in the software environment and the hardware-in-theloop test is implemented. Meanwhile, according to the simulation results observed by connecting the I/O interface and the real electronic throttle body, the relative merits of the control strategy of the controller model are analyzed and the control code is created automatically.%文章将对象直接放在仿真环中参与仿真过程,使仿真系统不需要对非线性部分进行建模,研究了一种基于低成本方案的汽车电子半实物仿真装置的开发技术,基于Simulink搭建了汽车电子节气门的仿真控制模型,并设计了相应的硬件接口电路,进行了PD控制算法的调试.该实物仿真系统既可在软件环境下对汽车电子节气门进行仿真,实现硬件在环测试,也可以通过I/O接口与真实的电子节气门体相连接以观察系统的仿真效果,据此分析比较控制器模型控制策略的优劣并自动生成控制代码.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(034)006【总页数】6页(P822-826,948)【关键词】半实物仿真;电子节气门;PD算法调试;汽车电子【作者】葛建中【作者单位】芜湖职业技术学院机械工程系,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】U464.134.3目前,半实物仿真技术已广泛应用于各类汽车电子控制系统(包括发动机ECU和一些控制子系统)的开发。

•机械研究与应用• 2020年第6期（第33卷，总第170期）电机工程doi ： 10.16576/ki. 1007-4414.2020.06.048风力发电机控制系统半实物仿真平台的设计与应用蒋登科(湖南农业大学，湖南长沙4丨0100)摘要：风力发电产业快速发展，风机运行时环境复杂，风机的主控控制系统的控制策略如果存在问题，将直接导致出现重大故障。

针对风力发电机控制程度的升级及版本更换问题，提出建立半实物仿真平台，对风力发电机控制系统进行仿真测试，实践应用验证了风力发电机控制系统半实物仿真平台能有效的测试控制系统的控制逻辑、控制策略的正确性，确保风力发电机安全可靠运行。

关键词：风力发电机；半实物仿真；测试；逻辑；策略中图分类号：TP15 文献标志码：A 文章编号：1007-4414(2020)06-0177-02Design and Application of Semi-Physical Simulation Platform for Wind Power Generator Control SystemJIANG Deng-ke(Hunan Agricultural University, Changsha Hunan 410100, China)A bstract：Nowadays, the wind power generation and its model upgrading develop rapidly；in view of the upgrading of windturbine control degree and version replacement problem, the semi-physical simulation platform is proposed in this article. The simulation test is carried out on the wind turbine control system ；the practical application proves that the semi-physical simu­lation platform of wind turbine control system can effectively test the correctness of the control logic and control strategy of the control system, and ensure the safe and reliable operation of wind turbines.Key w ords：wind power generator；semi-physical simulation；test；logic; strategy〇引言风能作为一种无污染、可再生的能源，蕴藏量丰 富，全球的风能约为2.74xl〇9M W,其中可利用的风 能为2xl〇7M W,比地球上可开发利用的水能总量还 要大10倍。

某涡扇发动机半实物仿真平台设计和实现
鲍文;隋岩峰;刘志明;刘金福
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006(18)6
【摘要】在用网络连接的多台微型计算机组成的仿真系统中,通过UDP的传输协
议建立了基于网络的涡扇发动机并行半实物仿真平台。

利用与实物交互的A/D板
的准确定时来完成仿真系统的同步时钟,在仿真计算机上利用Matlab的RTW功能方便的完成各仿真进程的同步计算,从而实现了分布式半实物仿真平台的实时仿真。

【总页数】4页(P1516-1519)
【关键词】Matlab;涡扇发动机;半实物仿真;分布式实时仿真
【作者】鲍文;隋岩峰;刘志明;刘金福
【作者单位】哈尔滨工业大学先进动力控制与可靠性研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.涡扇发动机转子转速控制器设计及半实物仿真验证 [J], 孙有田;牟春晖
2.某型涡扇发动机半实物仿真系统设计 [J], 王前;谢寿生;段翀
3.某型涡扇发动机半实物仿真系统设计 [J], 王前;谢寿生;段翀
4.基于机车半实物仿真平台应用层的设计及实现 [J], 张雁勋;赵贝;安志胜;王晋斌
5.基于LabVIEW和FPGA的半实物仿真平台的设计与实现 [J], 疏成成;苏建徽;施永;解宝;赖纪东
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专利名称：一种半实物仿真控制试验平台及其试验方法专利类型：发明专利
发明人：王文标,杜琛鑫,汪思源,郑赫,李延超
申请号：CN201811110666.7
申请日：20180921
公开号：CN109100955A
公开日：
20181228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种半实物仿真控制试验平台及试验方法，该试验平台包括一实验室控制器Ⅰ，一计算机及其上的数学软件，以及由所述数学软件对工业现场一真实被控对象建模得到的一虚拟被控对象，所述控制器Ⅰ通过计算机对虚拟被控对象进行仿真控制时的控制参数可在控制器Ⅰ上反复调整进行优化，优化后的控制参数可提供给工业现场控制真实被控对象的现场控制器Ⅱ。

并进一步设计了一种实体数字混合系统，改变了传统设计基于纯硬件改造的方式，并在以上基础上实现了控制器参数实时整定并将控制器参数回传实际控制器进行控制的试验方法。

有效避免了直接对工业现场进行控制和试验带来的安全问题以及试验的巨大成本。

申请人：大连海事大学
地址：116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
国籍：CN
代理机构：大连东方专利代理有限责任公司
代理人：李洪福
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航空发动机电气控制半实物虚拟仿真平台开发
石鑫
【期刊名称】《科技风》
【年(卷),期】2022()12
【摘要】近些年,我国航空航天产业发展速度较快,各项关键核心技术不断取得突破。

在航空领域中,发动机控制研究是一项重要内容,为了提高航空发动机综合性能,必须采用模拟仿真技术,在模拟仿真平台中对其电气控制方案进行测试,从而能够准确识
别出设计方案存在的问题,进而对发动机电气控制方案进行优化,其中半实物虚拟仿
真平台具有良好的应用效果。

因此,本文将对航空发动机电气控制半实物虚拟仿真
平台的开发进行深入的研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步提高
仿真平台开发技术水平。

【总页数】3页(P70-72)
【作者】石鑫
【作者单位】江苏航空职业技术学院航空工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.航空发动机电气控制半实物虚拟仿真平台开发
2.风力发电系统半实物虚拟仿真教学平台的构建
3.风力发电系统半实物虚拟仿真教学平台的构建
4.论虚拟仿真实验
在航空发动机教学中的重要性
——以南京航空航天大学航空发动机原理虚拟仿真实验平台为例5.道路曲线放样实验教学半实物与虚拟仿真平台建设研究
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发动机电子控制半实物仿真试验平台的开发常城;周雅夫;王志强【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2008(000)006【摘要】以Jetta AT1.6轿车为对象,在分析其发动机电子控制系统主要传感器工作原理的基础上,设计了基于ARM微处理器芯片LPC2119的发动机传感器信号采集和信号模拟电路,利用Matlab/Simulink建立了发动机的半实物仿真模型,开发了汽车发动机电控半实物仿真试验平台.在所开发的试验平台上对Jetts AT1.6轿车的发动机ECU进行了性能测试.获得了基本map图和一些修正曲线,为ECU控制算法设计提供了有效的参考.同时,实车的测试结果与半实物仿真模型的计算结果基本一致,从而验证了所建发动机模型的正确性.试验结果表明,所设计的半实物仿真试验平台获得了满意的效果,不仅可以用于教学,而且可用来开发、调试及检测汽车的发动机电子控制系统.【总页数】4页(P34-37)【作者】常城;周雅夫;王志强【作者单位】大连理工大学,汽车工程学院,大连,116023;大连理工大学,汽车工程学院,大连,116023;大连理工大学,汽车工程学院,大连,116023【正文语种】中文【中图分类】U464.12【相关文献】1.风电机组变桨距系统半实物仿真试验平台 [J], 井艳军;陈雷;姚兴佳;王哲;孙宏利2.汽车发动机电子控制半实物实时仿真的实现 [J], 张晓丰;周雅夫;宋振寰3.汽车电子控制系统半实物仿真平台开发 [J], 连静;李琳辉;周雅夫;沈晓勇;常城4.汽车发动机电子控制半实物实时仿真的实现 [J], 张晓丰; 周雅夫; 宋振寰5.航空发动机电气控制半实物虚拟仿真平台开发 [J], 费仇浩; 朱振宇; 包兴旺; 陆星宇; 邹权; 孙兆荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《基于半实物仿真平台的电动汽车电机控制系统研究》一、引言随着电动汽车的快速发展，电机控制系统作为电动汽车的核心部分，其性能的优劣直接影响到整车的性能和续航能力。

因此，对电动汽车电机控制系统的研究显得尤为重要。

半实物仿真平台作为一种有效的研究手段，能够真实地模拟电机控制系统的运行环境，为电机控制系统的研究提供了极大的便利。

本文将基于半实物仿真平台，对电动汽车电机控制系统进行深入研究。

二、半实物仿真平台介绍半实物仿真平台是一种将实际硬件与虚拟环境相结合的仿真平台。

在半实物仿真平台中，部分硬件设备与实际运行环境相同，而其他部分则通过计算机进行模拟。

这种仿真方式可以真实地反映电机控制系统的运行状态，同时还可以节省大量的实验成本和时间。

三、电动汽车电机控制系统概述电动汽车电机控制系统主要包括电机、控制器、传感器等部分。

其中，控制器是电机控制系统的核心，负责接收和处理传感器信号，控制电机的运行。

电机控制系统的性能主要取决于控制器的设计和实现。

四、基于半实物仿真平台的电机控制系统研究1. 模型搭建在半实物仿真平台中，需要搭建电机控制系统的模型。

这个模型应该尽可能地接近实际运行环境，包括电机的物理特性、控制器的算法、传感器的信号处理等。

通过模型搭建，可以方便地进行控制系统设计和优化。

2. 控制器设计控制器是电机控制系统的核心，其设计直接影响到整个系统的性能。

在半实物仿真平台中，可以通过计算机进行控制器的设计和优化。

首先，需要根据电机的特性和运行环境，设计合适的控制器算法。

然后，通过仿真实验，对控制器算法进行优化和调整，以达到最佳的控效果。

3. 实验验证在半实物仿真平台中，可以通过实验验证控制器的效果。

通过将实际硬件设备与虚拟环境相结合，可以真实地模拟电机控制系统的运行环境。

通过实验验证，可以评估控制器的性能和稳定性，为后续的优化提供依据。

五、研究结果与分析通过基于半实物仿真平台的电机控制系统研究，我们可以得到以下结论：1. 半实物仿真平台能够真实地模拟电机控制系统的运行环境，为电机控制系统的研究提供了有效的手段。

现代电子技术Modern Electronics Technique2022年9月1日第45卷第17期Sep.2022Vol.45No.170引言“发动机构造”“发动机原理”和“发动机设计”是能源与动力（汽车发动机方向）专业的核心专业课程，为了加深学生对发动机结构、工作过程及工作原理的理解，同时也开设了“发动机速度特性实验”“发动机燃烧参数调整特性实验”和“发动机气门运动规律”等10项实验教学项目[1]。

实验教学项目在开展过程中遇到了教学资源紧张、学生操作安全隐患大、知识点覆盖不全面等问题，未能充分发挥实验教学的优势[2]。

本文针对以上问汽车发动机虚拟仿真实验教学平台开发与应用范鲁艳，曲大为，苏岩，杨硕（吉林大学汽车工程学院，吉林长春130025）摘要：汽车发动机实验课程是提高学生专业实践能力的重要环节，但在传统实验教学台架搭建过程中存在“耗时、耗能、耗力”的问题，并且受实验场地和成本的限制，学生开展实验的自由度和参与度较低，针对以上问题搭建了汽车发动机虚拟仿真实验教学平台。

平台以CA4DD 柴油机为建模对象，在对其结构分析的基础上利用CRUISE⁃M 软件完成了发动机进排气子系统、EGR 子系统等以及整机的模型搭建、参数输入与模型校核，以柴油机燃烧参数调整特性虚拟仿真实验为例，设计实验流程，展示了平台的实际应用。

学生可以根据搭建的CA4DD 一维性能仿真模型在课堂教学演示和自学之后，利用CRUISE⁃M 的在线和离线仿真方法，实现传统实验教学平台的升级，扩充现有的实验项目。

平台丰富了实验内容，弥补了当前发动机专业实践教学的缺陷，拓宽了学生的知识领域，提升了学生的学习兴趣和实践能力。

关键词：汽车发动机；实验教学平台；虚拟仿真；CRUISE⁃M ；进排气；EGR ；气缸；模型搭建中图分类号：TN02⁃34；G434文献标识码：A文章编号：1004⁃373X （2022）17⁃0163⁃06Development and application of automobile engine virtual simulation experimentalteaching platformFAN Luyan ，QU Dawei ，SU Yan ，YANG Shuo（College of Automotive Engineering ，Jilin University ，Changchun 130025，China ）Abstract ：Automobile engine experiment course is an important part to improve students ′professional practical ability.However ，the process of the traditional experimental teaching platform construction is time ⁃consuming ，energy ⁃consuming and effort ⁃consuming.In addition ，with the limitation of experimental site and cost ，students have low degree of freedom and participation in experiments.Therefore ，a virtual simulation experimental teaching platform for automobile engine is set up.Onthe platform ，the CA4DD diesel engine is taken as the modeling object.On the basis of the structural analysis of the CA4DD diesel engine ，the CRUISE ⁃M is used to complete the model building ，including engine intake &exhaust subsystem ，EGR subsystem and the model building ，parameter input and model checking of the whole engine.The virtual simulation experiment of diesel engine combustion parameter adjustment characteristics is taken as an example.The experiment procedures are designed to show the practical application of the platform.According to the built one⁃dimensional performance simulation modelof CA4DD ，students can realize the upgrade of the traditional experimental teaching platform and expand the existing experimental projects by CRUISE⁃M online and offline simulation methods after classroom teaching demonstration and self⁃study.The platform can enrich the experiment content ，make up for the defects of the current practical teaching of engine major ，broaden the knowledge field of students and improve their learning interests and practical abilities.Keywords ：automobile engine ；experimental teaching platform ；virtual simulation ；CRUISE ⁃M ；intake and exhaust ；EGR ；cylinder ；model buildingDOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2022.17.030引用格式：范鲁艳，曲大为，苏岩，等.汽车发动机虚拟仿真实验教学平台开发与应用[J].现代电子技术，2022，45（17）：163⁃168.收稿日期：2022⁃01⁃21修回日期：2022⁃02⁃18基金项目：国家自然科学基金面上项目（51876079）；吉林大学教学改革项目（2019XYB156）163现代电子技术2022年第45卷题，利用动力系统一维仿真软件CRUISE⁃M，搭建了典型汽油机和柴油机的整机模型，分析了发动机结构参数、控制参数和环境参数对发动机燃烧过程、动力性、经济性和排放的影响规律，完成了虚拟仿真实验教学平台的开发，扩充了实验教学所涵盖的知识点范围，提高了学生学习的主动性和参与度，增强了学生对相关知识点的理解。