风电机组变桨距系统半实物仿真试验平台

为了解决大型风力发电机组出厂前设计整机控制系统试验投入较大问题,针对大型风电机组的变桨距系统半实物仿真平台进行试验研究,并给出了在工厂内进行变桨距控制系统性能测试的解决方案.整个半实物仿真平台采用软件模拟各种工况和载荷情况,以运行控制系统（包含变桨距控制策略）和电动变桨距执行机构为实物形式,通过信息的实时交互完成了控制性能与执行机构的测试及载荷等模拟.仿真结果表明,案例研究有效验证了半实物仿真试验平台的合理性,此方法可以为机组设计和后续生产调试提供可靠的参考依据和验证手段.     

绳系拖拽系统半物理仿真实验装置设计与控制

为有效清除太空垃圾,模拟空间中对废弃卫星的回收过程,采用半物理实验技术对绳系收放装置进行地面试验考核,验证绳系收放控制系统的性能。半物理仿真是一种通过实物或物理模型与数学模型相结合进行仿真的技术,通过地面半物理仿真实验对空间任务进行先验,大大减少了空间实验的成本,可有效指导空间任务的设计与控制。首先,对绳系卫星拖拽过程进行动力学建模,明确了拖拽过程的任务目标,确立了绳系拖拽半物理系统的机械组成。其次,设计了全物理仿真单元为被动加载单元,卫星质量采用等效惯量转台模拟。然后,为模拟目标在绳系拖拽作用下的动力学状态,仿真加载单元由半物理仿真方式设计。最后,针对实际试验过程中存在的张力测量误差扰动,设计了基于模型预测控制的控制策略,为了对拖拽过程的张力和绳长精确控制,实验使用双闭环电机联合控制,通过模型预测控制的方式联合张力位置双电机仿真。结果表明,基于模型预测控制的张力误差精度为5%,从而验证了绳系收放控制系统对拖拽过程的控制有效性。     

基于LabVIEW的捷联惯导姿态更新算法仿真

由于捷联惯导以数学平台取代了物理平台,在姿态矩阵实时解算时引入了不可交换性误差.对采用等效旋转矢量法克服不可交换性误差进行了探讨,并通过LabVIEW软件编制了仿真程序,所得仿真曲线验证了算法的可行性和正确性,为今后捷联惯导的半实物和实物仿真做了前期工作.     

反辐射导弹制导系统半实物仿真软件框架设计

基于软件工程、系统工程和武器系统的理论和应用,针对反辐射导弹制导系统半实物仿真软件的开发及实现,分析控制系统仿真软件的发展现状及半实物仿真软件开发的迫切性,研究反辐射导弹制导半实物仿真软件的实现特点和功能;在介绍系统的基本物理设备的基础上,设计仿真软件计算机系统网络连接原理框架和半实物仿真总体原理框架,从实现角度设计了系统仿真软件的具体框架,并得以实现,为控制系统半实物仿真软件的发展提出解决思路与策略,以便使半实物仿真软件开发技术在导弹武器系统中得到充分的应用和发展,以期在现代化电子综合战中发挥优势;在取得好的实际应用效果的基础上最后对分析设计以及发展趋势进行总结。     

基于dSPACE及FESTO的控制系统平台设计

为提高传统控制装置的利用率,提出了一种基于dSPACE半实物仿真系统和MATLAB／Simulink技术的改造方案,并将这一方案运用到具体的FESTO传统控制系统,设计了一个改造实例,建立了系统控制平台。最后对此平台进行了基于单神经元自适应PID控制算法的实验仿真。实验结果表明该控制平台克服了FESTO传统控制系统的弊端,能方便验证控制算法的有效性。     

基于AD5435的永磁同步电机矢量控制系统仿真

为了提高永磁同步电机在负载突变时的鲁棒性和自适应性,通过结合模糊控制理论对系统PI控制参数进行优化.结合AD5435实时仿真系统与Matlab/Simulink构建半实物仿真平台,在此平台上搭建永磁同步电机矢量控制系统模型并进行模糊PI控制算法的验证.实验结果表明:无论是在系统上升时间、抗干扰能力还是系统跟随性能上,模糊PI控制算法较传统PI算法具有更好的表现;AD5435在很大程度上提高了模型仿真速度并体现了控制方法在实际应用中的控制效果.     

半实物仿真技术在过程控制实验系统中的应用

介绍了半物理仿真的概念,并提出了一种简易的过程控制实验系统的构建方案．利用Matlab仿真工具,将半实物仿真技术和实验系统很好地结合起来,为高级控制算法的研究和验证提供了一个良好的实验平台,因此这套实验系统具有实际的应用价值．     

排爆作业机器人嵌入式半物理仿真系统

针对排爆机器人的作业需求,开发了一套由嵌入式系统及3D仿真平台组成的半物理仿真系统,对排爆机器人的典型操作任务——危险物探测、爆炸物处理等任务进行仿真实验.采用单片机开发排爆机器人的嵌入式控制系统,运行实际的轨迹规划与控制算法,并按真实的时序产生控制指令;采用VC和OSG软件开发3D实时仿真平台,该平台由动力学模型、系统3D几何模型、双目相机模型、传感器模型等组成,在一台PC机上运行;将嵌入式控制系统与3D仿真平台集成,进行典型工况的闭环控制仿真.仿真结果表明了该系统的有效性.     

基于dSPACE的异步电动机控制平台研究

为开发既快捷又便利的控制算法工作平台,本文基于dSPACE控制系统开发平台,利用空间矢量脉冲宽度调制和功率变换技术,设计了异步电动机半实物调速系统,给出了硬件电路的整体设计方案,并分别设计了整流、三相逆变、故障输出和三相电流采集等电路,同时对矢量控制算法进行仿真和实验结果分析,并利用dSPACE半实物仿真平台实现了异步电动机闭环控制系统。仿真和实验结果表明,电机运行平稳,在运行中有负载扰动时,电机能迅速恢复设定转速,系统具有良好的动态和稳态性能。dSPACE半实物仿真平台能够快速验证硬件电路及控制算法的可行性,缩短了项目研发周期,节省了大量测试费用。     

基于Quanser数据采集卡的双容水箱控制系统半实物仿真平台

针对双容水箱液位控制系统,基于Quanser公司生产的Q4数据采集卡和SIMULINK软件,设计了一种半实物仿真平台.介绍了平台的硬件组成及关键技术的解决方案,并以PI控制器为例,介绍了基于SIMULINK的控制器搭建及其参数整定过程.实验结果表明,本平台能够有效验证控制器的特性,能大大缩小控制系统设计的研发周期.     

基于快速成型技术的牵引力控制系统

介绍了采用快速成型技术开发牵引力控制系统的过程。从缩短开发周期角度出发,建立了包括计算机仿真、硬件在环试验和道路试验在内的快速成型技术。从实用角度出发,设计了控制算法原型,并根据车辆配置建立了驱动动力学模型。在完成控制系统硬件研制的基础上,建立了快速开发平台。将该快速成型技术应用在某试验样车上,在完成计算机仿真、硬件在环试验和道路试验的基础上实现了牵引力控制系统的快速开发。     

汽车稳定性控制系统硬件在环仿真

首先建立了八自由度的汽车动力学模型,设计了模糊PI控制器和汽车稳定性控制策略。建立了基于Matlab/Simulink平台下的硬件在环试验平台,针对转向制动和双移线转向行驶两种工况进行了硬件在环仿真试验。结果表明:所设计的模糊PI控制器及控制策略可以通过制动力控制有效地抑制汽车的过多转向或不足转向趋势,提高汽车的操纵稳定性。     

船用智能化柴油机排气阀硬件在环仿真试验

为了研究大型低速智能化船用柴油机电控排气阀系统的特性,以研制的硬件在环仿真系统为研究平台进行试验研究.测量电控排气阀系统控制信号、轨压信号和排气阀升程信号,比较不同工况下各信号的差异.分析试验结果,得到电控排气阀执行机构特性及电控单元控制策略.硬件在环仿真系统试验为深入研究船用智能化柴油机排气阀柔性控制特性提供试验验证依据.     

基于北斗B3频点的低轨卫星实时定轨性能评估

基于自主研制的搭载于浙江大学皮星三号（ZDPS-3）任务的星载GPS/北斗双模接收机,在北斗B3频点上开展低轨卫星实时定轨仿真试验,对基于北斗（特别是B3频点）的实时定轨性能进行评估. 结果表明：B3频点的测距伪码码速率高,其抗噪声性能优于B1频点,有利于提升北斗导航系统下的低轨卫星定轨精度. 在建立观测模型和定轨算法模型并检验接收机实测数据质量的基础上,利用导航信号模拟器建立半物理仿真实验平台. 实验结果表明,在仅使用北斗二号14颗导航卫星的条件下,利用B3频点能获得明显优于B1频点的实时定轨精度,并且与基于处于完全运行状态的GPS的定轨精度相当.     

变桨距风力发电机组的建模与硬件在回路仿真

针对风力发电机在运行过程中存在的诸多不确定因素对风机系统进行分析,建立了基于PC—Based平台的风机硬件在回路仿真平台,并进行了控制系统仿真试验。试验结果表明,仿真平台能够实时模拟风机正常运行的状态：在低风速时它能够根据风速变化,保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时通过改变桨距角以限制风机获取能量,使机组保持在额定值下发电。该平台能够省去高昂的设备费用,具有工程设计指导意义和应用价值。     

基于双伺服电机的电动助力转向器硬件在环仿真试验平台

针对传统汽车转向系统建模仿真方法精度不高的问题,在深入研究二自由度整车动力学模型和轮胎模型的基础上,设计开发了一套基于双伺服电机加载的电动助力转向器（EPS）硬件在环仿真试验平台.EPS总成输入端可以选择方向盘手动加载或伺服电机自动加载,输出端则根据整车动力学模型和轮胎模型在当前方向盘转角及实车运行参数下的求解结果,由输出端伺服电机动态模拟实际汽车转向阻力矩,并通过检测关键信号指导调试与检验EPS系统性能.实际应用表明,该试验平台实时性、可靠性好,仿真试验精度高,能对EPS关键性能参数进行准确把握,非常适合于EPS系统的研发、测试及性能评价.     

单相五电平脉冲整流器滑模比例积分谐振控制

以基于耦合电感的新型单相五电平脉冲宽度调制（PWM）整流器为研究对象,为了提升系统动态响应、维持单位功率因数、减少网侧电流谐波含量,提出滑模比例积分谐振（PIR）控制算法. 通过对新型单相五电平PWM整流器的电路拓扑和工作原理分析,构建整流器d-q同步旋转坐标系下的数学模型,推导整流器电压外环滑模和电流内环PIR控制算法,给出具体设计过程. 与d-q坐标系传统比例积分（PI）电流控制算法相比,所提滑模PIR控制算法动态响应速度更快,网侧电流谐波含量更低. 搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真平台,对滑模PIR控制算法与d-q坐标系传统PI电流控制算法分别进行计算机仿真和半实物实验对比研究,仿真和实验结果验证了所提滑模PIR控制算法的正确性和可行性.     

敏捷小卫星姿态控制律和操纵律一体化设计

研究了以控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星姿态控制系统控制律和操纵律的一体化设计.首先,采用4个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)构成典型的金字塔构型的CMG,并根据CMG的框架轴轴承会逐步退化建立CMG动力学模型.然后,基于自适应控制思想,设计控制律和操纵律一体化的控制器,同时考虑到为避免CMG奇异性影响,基于Lyapunov理论证明其组成的闭环系统渐近稳定.最后,通过建立敏捷小卫星闭环姿态控制系统对算法进行仿真验证,仿真结果表明该算法简单有效,能够实现敏捷小卫星快速姿态机动.     

角速度约束卫星编队控制与虚拟演示验证

针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略. 首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,实现卫星编队有限时间姿态同步;最后,搭建分布式实时仿真验证平台,主控单元由仿真单元提取实时数据绘制仿真曲线,同时将数据发送至视景单元进行场景驱动,通过实时仿真曲线与离线仿真结果的对比分析以及编队控制过程的三维可视化演示,实现了实时环境下控制算法的可靠性验证.     

车辆稳定性电控系统液压调节器开环压力估计

建立了车辆稳定性电控(ESC)硬件在环(HiL)试验台和ESC试验车并将其作为ESC系统研究开发平台。建立了ESC系统液压调节器(HCU)的液压模型并根据在ESC HiL试验台得出的液压特性试验结果标定其参数。根据获得的ESC HCU稳态液压特性进行车轮缸的开环压力估计,基于这个估计,将闭环压力估计算法下载至ESC试验车环境进行稳定性控制试验。试验结果表明:得到的压力估计算法可以为装备ESC的车辆提供可靠的估计压力值。