机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台研究

为了提高汽车的平顺性,提出一种机电作动器悬架,设计了机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台。建立基于机电作动器的主动悬架数学模型与仿真模型,以嵌入式系统单片机为主处理器设计机电作动器悬架的控制器;在此基础上,以dSPACE为模型运行载体搭建机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台;利用该测试平台进行了仿真试验。结果表明所研究的硬件在环仿真测试平台具备较好的硬件在环仿真功能,能够对机电作动器悬架性能、主动悬架控制算法进行验证与评价。     

汽车动力学HiL仿真实验平台的搭建及应用

为了便于汽车研发工作,减少开发周期,搭建了基于实时仿真系统xPC-Target的汽车动力学硬件在环仿真实验平台.根据高精度车辆动力学仿真软件veDYNA的Light车辆模型构架,自主开发了红旗HQ430型轿车车辆模型,并嵌入了方向盘、油门踏板、制动踏板和51单片机等硬件实物.最后采用51单片机作为硬件控制器,设计了基于PID控制算法的车辆横摆稳定性控制策略.针对驾驶员在高速紧急转向、低附着路面连续转向和对开路面转向等极限工况,进行了硬件在环仿真实验.实验结果表明,该硬件在环实验平台可以反应汽车动力学特性,能够在线的验证横摆稳定性控制算法的实时性及有效性.     

燃料电池汽车整车控制器硬件在环实时仿真测试平台设计

利用Matlab/Somulink实时仿真环境、工业用数据板卡、CAN通讯设备,系统地设计了燃料电池汽车整车控制器硬件在环实时仿真测试平台。利用该平台可以对整车控制器硬件电气特性、底层软件平台和控制算法等进行测试,有效地加快整车控制器的开发进程。     

燃料电池供气系统的自适应滑模控制

本文针对燃料电池供气系统阴阳极协同控制问题,提出了一种自适应超螺旋滑模控制算法.文章首先建立燃料电池供气系统动态模型,提出了燃料电池供气系统氢气过量比、氧气过量比及阴阳极压差的控制问题,并研究了自适应超螺旋滑模控制算法,通过自适应调节控制增益大小,有效抑制传统滑模控制的抖振现象,同时,利用李雅普诺夫方法证明了该控制方法的稳定性.最后,基于MATLAB建立燃料电池系统仿真平台并进行了仿真研究.仿真结果表明,所提出的方法可以有效控制氢、氧过量比及阴阳极压差,且具有较强的抖振抑制能力,可以保证燃料电池系统的稳定持久运行.     

民用飞机环控系统的仿真系统研究与实现

针对民用飞机环控系统的研究、开发和试验需要,讨论了环控仿真系统的功能需求与系统架构,提出了一种适用于ECS控制器开发全过程的硬件在回路仿真系统.仿真系统采用两台实时仿真机分别运行ECS控制器模型和ECS硬件模型,实现在研发前期确定环控系统动态性能指标和对ECS控制算法的设计与验证;并采用配线矩阵,可以在不改变布线的情况下随时接入真实试验件,实现在研发后期对ECS控制器实物的测试、系统故障模拟以及与真实试验件的联合试验.为ECS控制器的开发全过程提供了从算法到实物的研究、设计与验证的一体化仿真平台.     

便携式APU数控系统硬件在环仿真平台研究

针对APU控制系统硬件在环仿真平台体积大、重量大,难以满足控制器在外场测试、实验的要求,设计便携式硬件在环仿真设备;普通硬件在环仿真平台,发动机模拟功能和飞控模拟及监控功能分别使用一台工控机;为了实现便携式,综合这两个功能于一台高性能便携式PXI工控机。设计便携式信号调理箱、传感器模拟和执行机构模拟方法组成平台的硬件系统;使用LabWindows/CVI的多线程方法,提高软件实时性,设计平台的软件系统;使用系统辨识法设计APU起动停车模型,使用部件法设计APU稳态工作模型;组成硬件在环仿真平台;便携式仿真平台与电子控制器联合进行APU起动、稳态运行、停车等工作模式的仿真试验,仿真试验结果表明:该平台能够稳定、实时模拟APU工作状态。     

基于VxWorks实时操作系统的电子调速器的研究与开发

以VxWork。嵌入式实时操作系统作为平台对发动机电子调速器进行了开发，设计了一个以高性能ARM处理器为核心的电子调速系统，详细介绍了整个开发系统的硬件结构和软件设计方法。利用硬件在环仿真系统进行了调速实验。开发实践表明，使用实时操作系统，能有效的提高产品的开发效率。     

功率硬件在环双馈风机仿真系统

基于模型设计开发的理念设计了功率硬件在环双馈风机仿真系统。该仿真系统由上位机、转速采集卡、变频器、异步电机硬件在环仿真实际风机,双馈电机采用模块式背靠背双PWM变流器控制。变流器采用双控制器控制,NI通用控制器进行PWM驱动控制,TI-28335 DSP辅助控制,NI控制器的程序由Simulink模型直接生成,辅助控制器运行普通控制算法、逻辑、软件保护,可根据实验需求配置两者的输出控制量。该系统能够完成各种复杂工况的研究,可以由Simulink模型直接生成控制器运行代码,能够快速实现变流器的复杂控制算法,提高科研效率,降低测试成本。     

燃料电池控制系统开发

首先介绍了燃料电池的原理和分类，质子交换膜燃料电池的主要特点和技术问题；并针对PEMFC电堆系统的复杂性，提出了PEMFC电堆系统结构．系统结构主要包括：燃料贮存与供给系统、空气供给系统、冷却水循环系统、功率测量系统、控制系统、报警系统和通讯系统。然后以定点DSP芯片TMS320F2812作为控制系统的核心，详细分析了质子交换膜燃料电池控制系统的硬件设计和软件设计；采用了合适的控制策略和控制算法，形成了实用化的燃料电池控制系统的雏形。     

基于视频暗箱的车道保持系统HIL测试研究

为解决实车的车道保持辅助系统(LKA)的高效测试的问题,搭建了基于预瞄驾驶员模型的车道保持控制算法,并提出了基于视频暗箱的车载前视摄像头和ADAS控制器双硬件在环测试方法。方法将摄像头集成在以NI PXI为核心的硬件在环实时仿真系统中,使用CarMaker软件进行车辆动力学和场景建模,通过视频暗箱采集虚拟场景的视频信号用于模拟实际道路情况,完成车道保持辅助系统虚拟仿真测试。结果表明,直线工况下方向盘转角在-1～1deg之间变化,控制器控制效果较为平稳。硬件在环与软件在环的测试结果平均误差在5%以下,表明上述方法对车道保持控制器有较好的测试精度。     

PEV动力总成硬件在环(HIL)仿真系统的研究与开发

在电动汽车动力总成控制器开发中，采用硬件在环仿真技术可以对控制系统软硬件进行测试，缩短开发周期，降低开发费用。该文研究开发了纯电动汽车(Pure Electric Vehicle，简称PEV）动力总成(Powertain Control Module，简称PTCM)硬件在环仿真系统，按模块化设计的方法将该系统分成高速接口模块、仿真模型模块和监控模块，介绍了各个模块的实现方法。开发的仿真系统应用于PEV动力总成控制器的设计开发和功能测试，提高了设计效率和设计水平。该文最后给出了部分仿真分析曲线。     

Real-time multi-rate HIL simulation platform for evaluation of a jet engine fuel controller

A new Hardware-In-the-Loop (HIL) platform is developed for testing of a turbojet engine fuel control system using a multi-rate simulation platform. The HIL equipment consists of an industrial PC and a commercial I/O board for jet engine simulation as the controlled process and an Electronic Control Unit (ECU) as the fuel controller. The controlled process consisting of actuator, physical process and sensors is fully simulated in HIL simulation. However, the high resolution signals of some components in the HIL simulation cause the real-time simulation to become difficult due to the need of small time-steps. As a result, the disparity between the jet engine model sampling rate and these high resolution signals requires a multi-rate simulation. In this study, a multi step size simulation is developed using multiple processors. These processors are designed to synchronize the status of the engine model with the control system as well as to convert the raw data of the I/O boards to actual input and output signals in real-time. These features make the HIL equipment more effective and flexible. The HIL environment is proved to be an efficient tool to develop various control functions and to validate the software and hardware of the engine fuel control system.     

小型飞艇自驾仪硬件在回路仿真平台设计

设计小型飞艇自驾仪的硬件在回路仿真平台,包括建立基于嵌入式系统ARM9的飞控系统验证机,采用分层结构方式的导航与控制模块。同时构建小型飞艇的动力学、压控系统和传感器仿真模型,充分发挥硬件在回路仿真测试系统软硬件结合的特点,缩短研发周期,提高系统可靠性。仿真结果表明了该平台的有效性。     

基于模型设计的辅助驾驶系统硬件在环测试平台设计

近年来,基于模型的开发方式(Model Based Development,MBD)逐渐成为汽车软件系统开发的主流方式,而硬件在环(Hardware-In-the-Loop,HIL)测试是实现MBD的关键步骤.现基于MBD,在MATLAB/Simulink环境中,对针对ADAS算法的自动化硬件在环仿真测试进行研究,通过...     

Time Delay Compensation for Hardware-in-the-loop Simulation of a Turbojet Engine Fuel Control Unit Using Neural NARX Smith Predictor

Hardware-in-the-loop (HIL) simulation is an effective technique that is used for development and testing of control systems while some of the control loop components are simulated in a proper environment and the other components are real hardware. In a conventional HIL simulation, the hardware is an electronic control unit which electronic control signals are communicated between the hardware and the software. But, HIL simulation of a mechanical component requires additional transfer systems to connect the software and hardware. The HIL simulation can achieve unstable behavior or inaccurate results due to unwanted time-delay dynamic of the transfer system. This paper presents the use of Smith predictor for time-delay compensation of transfer system in the HIL simulation of an electro-hydraulic fuel control unit (FCU) for a turbojet engine. A nonlinear auto regressive with exogenous input (NARX) neural network model is used for modeling and predicting the FCU behavior. The neural model is trained by Levenberg-Marquardt algorithm and the training and validation sets are generated using the amplitude modulated pseudo random binary sequence (APRBS). The consistency of the experimental real-time simulation and off-line simulation shows the applicability of the presented method for mitigating the effect of unwanted dynamic of the transfer system in the HIL simulation.

     

基于虚拟仪器的舵机半实物仿真系统研究

传统舵机控制算法的设计大多是通过数字仿真来实现的,数字仿真过程中舵机执行机构模型的不准确使得仿真结果与实际情况有较大的差距。提出一种基于虚拟仪器的舵机控制半实物仿真系统,该系统利用LabVIEW软件平台开发了舵机执行机构的控制算法仿真模块,并通过D/A设备将控制参数发送给舵机执行机构。结合高速A/D设备对舵机反馈信号进行采集,在软件中实现对舵机控制算法性能的实时分析。试验结果表明,该系统解决了数字仿真中舵机执行机构模型不准确的问题,为舵机开发过程中的控制算法设计仿真提供了更为灵活、高效的方法。     

基于半实物仿真的多普勒雷达测试系统设计

结合多普勒导航雷达工作原理,提出基于半实物仿真的多普勒导航雷达测试系统设计方案,重点对测试系统硬件结构、软件设计、基于回波模拟器的半实物仿真系统结构进行了讨论.该系统具有良好的通用性、灵活性、易扩展性,并且人机交互简单,经实际运行验证,该系统能对多普勒导航雷达进行全面、高精度、快速测试.     

Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulator for a semi-automatic guided missile system

Hardware in the loop (HIL) simulation based on modern digital signal processors is a cost-effective technology for the design and evaluation of various sophisticated weapon and industrial systems. In this article a HIL simulation is presented through the very complex problem of modernisation of the semi-automatic command to line of sight (SACLOS) missile system. The presented examples illustrate the importance of the HIL simulation technology for the cost-effective, non-destructive prototype development of such SACLOS systems. The key role of a flexible simulation platform consisting of 4 TMS320C40 digital signal processors for efficient real-time simulation of the implemented SACLOS subsystem models is also emphasised in this paper.     

某飞机辅冷系统IMA应用实时验证模型研究

某飞机环控增加蒸发制冷式辅助冷却系统（简称辅冷系统）,对多个厨房、大功率电子设备以及设备舱进行冷却。为了对综合模块化航空电子系统(IMA)驻留应用进行硬件在环（HIL）测试验证,开展辅冷系统实时仿真模型研究。在对辅冷系统冷凝器等关键部件的建模原理进行数学描述后,利用MATLAB/Simulink进行部件建模与仿真分析,并根据建模框架对辅冷系统模型进行集成与仿真,最后将模型下载到实时机对IMA应用进行HIL测试。仿真与测试结果表明,制冷剂工作压焓曲线满足要求,辅冷系统模型仿真误差满足要求,可以对IMA应用进行实时的仿真验证。首次利用模型开展制冷剂在关键部件的工作压焓曲线以及飞机辅冷全系统的HIL测试研究,该研究对制冷领域的系统级实时仿真验证具有参考意义。     

FADEC硬件在回路测试系统设计

发动机全权限数字电子控制器(FADEC)对航空发动机进行实时在线控制,其控制效果直接影响发动机的安全运行.硬件在回路测试系统是FADEC设计与验证的重要手段之一.设计了一种FADEC硬件在回路测试系统,该系统包括发动机电子控制器(EEC)、接口模拟器、发动机和飞机模型及其显示系统.该系统可以实时模拟发动机和飞机的各种传感器、执行机构信号,对FADEC进行高效、全面的验证,主要包括控制规律、EEC的接口电路、自检测、容错和重构策略等.通过大量的试验测试表明,该系统能够实现实时、稳定、高效的闭环仿真,达到了验证控制算法和控制逻辑的要求.