基于快速仿真原型的飞行器半物理仿真系统

VMIC和xPC下的分布式实时仿真与测试系统设计黄誉;王新民;姚从潮【摘要】提出了一种基于反射内存网和xPC的分布式半物理实时仿真与测试系统；采用xPC建立实时环境，通过反射内存卡组成实时网络，由 AD、DA、DI/O、RS422等板卡组成信号采集与处理系统，来实现控制系统的快速原型化和硬件在回路仿真与测试；详细介绍了系统的功能及分布式布局设计，测试系统设计，xPC 环境下S-Function的编写、PCI总线的基本概念以及 xPC 环境下编写驱动的关键问题，在此基础上实现了测试系统板卡在xPC环境下的驱动开发；最终实现了半物理仿真与测试系统的集成；仿真结果表明，板卡都能稳定工作，系统通讯稳定，数据误差小，具有较强的开放性和参考性。

%A distributed real-time simulation and test system based on VMIC network and xPC is developed.xPC and VMIC are used to build a real-time environment and network,signal acquisition and processing system is composed of theAD,DA,DI/O,RS422and other cards,for rapid prototyping of a control system and hardware simulation and testing in the circuit.Recounting the function of the sys-tem and the distributed layout,the design of test system,preparation of S-Function,the basic concepts of PCI bus,and thekey issues of writing driven in xPC environment,according to these theory,achived the driver design for the boards of the test system in the xPC environ-ment.Ultimately a semi-physical simulation and test system is integrated.The results show that,the boards can perform stability,stable communications,data error is small,the method has strong portability,the high expansibility,openness and reference.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P45-47,56)【关键词】仿真与测试系统;反射内存网;xPC;驱动开发;分布式【作者】黄誉;王新民;姚从潮【作者单位】西北工业大学自动化学院，西安710129;西北工业大学自动化学院，西安 710129;西北工业大学自动化学院，西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TP311.10 引言半物理仿真又称硬件在回路仿真对于系统的设计和控制律验证是必不可少的。

V ol. 16 No. 4 系统仿真学报April 2004 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION• 667 • dSPACE实时仿真平台软件环境及应用马培蓓1, 吴进华2, 纪军1，徐新林1( 1海军航空工程学院研究生2队, 山东 264001；2海军航空工程学院自动控制系, 山东 264001)摘要：从某种角度上来说，一个国家的半实物仿真技术的发展水平代表了其整体的科技实力。

主要介绍了dSPACE实时仿真平台的优点及其软件环境，它包括代码生成及下载软件和测试软件；阐述了基于dSPACE进行控制系统开发的步骤，它比较传统的方法具有方便、高效、精确等优越性；以此为契机，具体应用dSPACE仿真平台进行了某型反航导弹控制系统半实物仿真的开发，结果证明此次仿真实验是比较成功的。

关键词：HILS；RTI；RTW；ControlDesk；dSPACE仿真平台文章编号：1004-731X(2004) 04-0667-04 中图分类号：TP391.9文献标识码：A Software Environment and Application of dSPACE Real-Time Simulation PlatformMA Pei-bei1, WU Jin-hua2, JI Jun1, XU Xin-lin1(1Students’ Brigade of NAEI, Yantai 264001, China；2Department of Automatic Control Engineering of NAEI, Yantai 264001, China) Abstract: From a certain angle, the development of hardware-in-the-loop simulation (HILS) represents the whole science and technology’s strength for a country. This paper introduces mainly dSPACE Real-Time simulation platform and its software environment which includes RTI and ControlDesk. It expatiates on the developing steps of control system which based on dSPACE. It is more convenient, efficient and accurate than traditional methods; By right of the base, we design HILS of anti-ship missile. The results prove that the HIL experiment is successful.Keywords: HILS; RTI; RTW; ControlDesk; dSPACE Real-Time simulation platform引言HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)，即硬件在回路仿真。

LMS国际公司1D3D仿真平台在航空行业的应用作者：LMS国际公司程磊LMS国际公司，总部位于比利时鲁文，为全球最大的集试验系统、虚拟仿真平台于一体的工程解决方案供应商，以其独特的测试与仿真相结合的整体解决方案，为航空航天、汽车、船舶和其它制造领域的合作伙伴提供工程创新服务。

LMS公司的产品涵盖试验系统、1D多领域系统仿真、3D集成多学科仿真平台、试验和CAE 数据管理、企业流程集成和多学科优化系统在内的完整架构，可以帮助用户解决从产品概念设计、方案设计到详细设计直至试验验证的整个生命周期内的工程难题，如机构设计与动力学分析、控制/液压/电机驱动等电液系统设计、机电一体化分析、结构有限元分析、振动噪声分析、疲劳耐久性分析、结构优化、模态测试、模型修正、多学科优化，等等。

基于LMS 所提供的虚拟仿真和试验系统，各领域的制造商可以快速设计、分析、验证并优化产品方案，获得最优的产品品质，加快产品研发进程，节省时间和成本。

LMS公司产品体系与解决方案LMS公司的虚拟仿真软件主要包括1D多领域系统仿真环境bAMESim和3D集成多学科仿真平台b。

bAMESim是当前CAE领域应用最为广泛的一维多领域仿真平台，它基于动态建模方法建立物理元件的数学模型，提供面向众多学科领域的专业应用库，包括控制、液压、气动、热、多相流、空调与冷却系统、电子电力、电磁、机械与动力传动、车辆动力学、内燃机，等等。

这些专业库和库元件都经过了大量工程检验。

用户只需要根据系统组成，把来自各专业库的预定义好的物理元件模型连接和组装起来，即可创建完整的系统模型，AMESim可自动形成系统方程，并进行稳态、瞬态或频响计算，分析系统性能；通过AMESim 集成的参数研究与优化工具或LMS公司专业的多学科优化系统Optimus，用户可以进一步对系统参数进行优化，找到达到产品设计目标的最优设计方案。

多领域系统仿真技术与AMESim平台，非常适合在产品方案设计阶段，在获得详细的几何模型前，进行整体方案设计和选型。

基于RT-LAB的模拟螺旋桨负载控制系统实时仿真曾宏宇;黎波;龙飞【摘要】Considering the interaction of ship and propeller, this paper builds a mathematical model of the control system of propeller loading by RT-LAB, and uses the technology of automatic code generation in simulink to achieve real-time generation. Based on the data of real ship, the model is loaded to the OP5600 HILBOX to execute. Comparing the real-time simulation result with the actual propeller curve, it shows that real-time simulation is accurate, and it provides the accurate and reliable control system for a hardware-in-the-loop simulation platform of propeller loading.%综合考虑螺旋桨与船体的相互作用，以 RT-LAB 软件为基础建立了螺旋桨负载控制系统模型，并运用simulink代码生成技术实现实时代码的自动生成。

文章根据某型实船数据，借助OP5600实时仿真机进行仿真试验，结果与实际螺旋桨特性基本一致，验证了实时仿真的准确性，为构建模拟螺旋桨负载半物理仿真平台提供了准确、可靠的控制系统。

【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】5页(P69-72,76)【关键词】螺旋桨负载;代码生成技术;RT-LAB;实时仿真【作者】曾宏宇;黎波;龙飞【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064;武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064;武汉船用电力推进装置研究所，武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着电力推进逐步成为现代船舶推进方式新的发展方向，开展电力推进系统的研究显得越来越重要。

《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。

以“智能制造”为主攻方向，为我国发展成现代化工业强国描绘了清晰的路线[1]。

工业自动化是推动工业4.0的重要前提之一，也是必要因素，而工业自动化主要体现在机械制造和电气工程领域，导致众多机械和电气相关厂商纷纷开展了智能制造方面的研究。

目前全球众多优秀制造企业都开展了数字化工厂建设的实践。

FANUC公司实现了机器人和伺服电机生产过程的高度自动化和智能化；施耐德电气实现了电气开关制造和包装过程的全自动化。

国内也涌现出海尔、美的、东莞劲胜、尚品宅配等智能工厂建设的样板，如海尔佛山滚筒洗衣机工厂、尚品宅配实现了从款式设计到构造尺寸的全方位个性定制等。

但目前数字化工厂仍存在较多缺点[2]：（1）盲目购买自动化设备和自动化产线。

认为推进智能工厂就是自动化和机器人化；（2）尚未实现设备数据的自动采集和车间联网，导致依然存在大量信息化孤岛和自动化孤岛；（3）尚未具备快速建厂的技术条件，使得工厂建设过程周期漫长。

究其原因，数字化制造工厂系统复杂，工厂的完善仍需要较长时间。

而目前数字化工厂所存在的共性缺陷中、不能快速建厂是其最致命的缺陷，这是数字化工厂高度智能化导致工厂建设漫长与产品为抢占市场需要缩短上市周期之间的矛盾。

缩短智能工厂开发周期对提高产品市场占有率具有重要意义。

1 半实物虚拟仿真系统整体设计目前，市场上已有的工业机器人由于应用场景的不同，种类很多，其特点也是各有千秋。

本文拟设计一种基于工业机器人的半实物虚拟仿真系统，通过对市场同类产品的特点分析，在系统控制方面进行了优化设计；在末端夹具方面创新设计了一种通用型多功能抓手[3]；在软件仿真和测试环节，该研究采用了Visual C++、CAD和DH模型进行开发。

目前项目已经具备了数字化工厂虚拟互联调试的基础技术，已经可以通过仿真环境下物理的PLC[4]、HMI等自动化设备的结合，完成对PLC程序和机器人程序的联合调试，在施工前即可实现设计和程序的提前验证，具有了虚拟互联调试的基本框架系统。

数字-物理混合仿真实验平台研发及应用闫桂杭;郝正航;陈卓;徐玉韬;张宏宇【摘要】针对电气工程、自动化等专业的教学需求开发创新性实验,以实时仿真器联合开放变流系统设计了数字-物理混合仿真实验平台.利用实际光伏并网发生局部遮挡实验,例证了该实验平台的正确性.该实验平台采用模块化设计,可接入实际物理设备构成完整的闭环系统,具有开放程度高、通用性和实时性良好、开发和扩展灵活的特点,有利于培养学生和开发者独立思考、创新研究和动手实践的能力.%In view of the teaching requirements forthe electrical engineering , automation and other related specialities ,an innovative experiment is developed , and a digital-physical hybrid simulation experimental platform is designed by a real-time simulator combined with an open converting system . By using the experiment of the actual photovoltaicgrid for the occurrence of the partial occlusion ,the correctness of the experimental platform is illustrated .The experimental platform adopts the modular design which can be connected with the actual physical equipment to form a complete closed loop system .It has the characteristics of the high openness ,good universality ,good real-time performance ,and flexible development and expansion . It can help students and developers to train their abilities for the independent thinking ,innovative research and hands-on practice .【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2017(034)012【总页数】5页(P138-141,145)【关键词】实时仿真;开放变流系统;半实物仿真【作者】闫桂杭;郝正航;陈卓;徐玉韬;张宏宇【作者单位】贵州大学电气工程学院 ,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院 ,贵州贵阳 550025;贵州大学电气工程学院 ,贵州贵阳 550025;贵州电网有限责任公司电力科学研究院 ,贵州贵阳 550002;贵州大学电气工程学院 ,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TM743目前,许多电气系统、自动化系统、信息与电子系统的实验仍然基于软件仿真或物理模拟两种方法。