工业锅炉仿真培训系统的研究现状与发展趋势

工业锅炉仿真培训系统能有效提高司炉工的实际操作技能。归纳了当前工业锅炉操作培训的主要方式及特点,综述了工业锅炉仿真培训系统的研究现状,分析了不同培训装置的技术水平及开发手段,并从软硬件构架、系统功能、涉及的技术等方面总结了半物理式锅炉仿真培训系统的技术特点,最后从节能操作培训、可靠性、仿真效果和系统功能四个方面提出了锅炉培训系统的发展方向,对工业锅炉仿真培训系统的设计和开发具有一定的指导意义。     

机载机电系统综合管理仿真平台的研究

建立了一个基于多处理机和数据总线技术的机载机电系统综合管理的通用仿真平台,利用该仿真平台可以对机载机电系统进行数字仿真、半物理仿真和物理仿真.提出了仿真平台的设计思想,给出了仿真平台的两种结构方案,分析了系统构成及软件开发技术,最后对机载机电系统的半物理仿真进行了探讨.研究将为载体机电系统综合管理的设计及现有系统向综合化方向管理的改型提供有效的仿真开发工具,会有力的促进载体的机电系统向综合化方向发展.     

基于半物理仿真技术的机电伺服系统模型辨识研究

系统模型是进行系统性能分析与设计的基础。为了获得准确的系统数学模型,文章借助于dSPACE实时系统的半物理仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,提出了一种适用于机电伺服系统的模型辨识方法,并以机器人关节伺服系统为对象进行了系统模型辨识实验研究,通过对比离线仿真和半物理仿真结果验证了该方法的有效性。该研究对机电系统建模及控制系统设计具有参考价值。     

飞机起落架地面滑行试验系统设计

从研究飞机起落架动力特性需求入手,提出了建立飞机起落架半物理仿真地面滑行试验系统,实现在试验室内模拟飞机在不同道面上的滑行情况。着重介绍了系统的试验原理及系统组成方案,论证了系统采用半物理仿真方法的优势。     

空间对接综合试验台大回路系统控制模式的研究

介绍空间交会对接和对接半物理仿真的概念，以空间交会对接综合实验台为研究对象，分析其大回路控制系统的基本组成环节和完成的功能；进一步，根据地面半物理仿真台大回路系统在对接各阶段的结构，研究了大回路控制系统的3种不同控制模式的工作原理，给出其控制方框图，提出了特定条件下各控制模式的特点。     

基于xPC目标的液压疲劳控制系统半实物实时仿真

系统仿真可分为物理仿真、数学仿真及物理-数学仿真(又称半物理仿真或半实物仿真).对于被控对象工作环境恶劣的系统,宜采用半实物仿真.基于Matlab软件的xPC目标环境,具有交互直观,快速灵活,实时性与远程控制等许多优点.本文以液压疲劳试验机控制系统为例,介绍基于xPC目标的半实物实时仿真系统的设计及实现.     

基于快速仿真原型的飞行器半物理仿真系统

设计了基于快速仿真原型技术的大闭环半物理飞行实时仿真系统。地面半物理仿真实验由动力学仿真、视景仿真和飞行控制等分系统组成,通过光纤反射内存网络高速互连。基于层次化、模块化的建模原则在Matlab／Simulink环境下建立了飞行器数学仿真模型;在此基础上,利用相应硬件驱动模块完成了系统半物理仿真模型;最后,以某制导飞行器为背景,利用实际参数进行了数学和半物理仿真实验。与飞行实验比较,射程相对偏差为2．3％,最大高度相对偏差为0．85％,仿真结果证明了建模理论和方法的合理性和有效性。     

基于快速原型的飞行器半物理仿真系统研究

设计了基于快速原型技术的大闭环半物理飞行实时仿真系统。地面半物理仿真实验由动力学仿真、视景仿真和飞行控制等分系统组成,通过光纤反射内存网络高速互连。首先基于层次化、模块化的建模原则在Matlab/Simulink环境下建立了飞行器数学仿真模型;在此基础上,利用相应硬件驱动模块完成了系统半物理仿真模型;最后以某制导飞行器为背景,利用实际参数进行了数学和半物理仿真实验,与飞行实验比较,射程相对偏差为2.3％,最大高度相对偏差为0.85％,仿真结果证明了建模理论和方法的合理性和有效性。     

空间对接半物理仿真系统失真的内模控制方法

在空间对接半物理仿真系统中,运动模拟器的响应延迟会导致系统产生发散失真现象,甚至导致机械部件损伤。为解决该系统失真问题,提出了基于内模控制的系统失真补偿方法。本文分析了系统的失真原理,将内模控制方法应用于该系统,并等效为内模PID控制(IMC-PID)模型。利用模型辨识方法,采用二阶模型拟合高阶模型。对于空间对接半物理仿真系统,进行单自由度碰撞数字仿真与实验,验证该方法的可行性,为空间对接半物理仿真系统的失真问题提供了新的解决方法。     

圆柱滚子轴承半物理仿真试验技术研究

基于滚动轴承的动力学理论,建立了圆柱滚子轴承的非线性动力学微分方程组,使用希尔伯特-修斯-泰勒（Hilber-Hughes-Taylor,HHT）变步长积分算法对其动力学微分方程组进行对称多线程（Symmetric multi-processing,SMP）并行求解,联合机械系统动力学自动分析软件ADAMS、控制仿真软件Matlab/Simulink搭建了圆柱滚子轴承的半物理仿真试验系统,实现了圆柱滚子轴承动力学仿真系统与物理试验机之间的信息交换,进而对滚动轴承的半物理仿真试验技术进行了探索与研究。该研究结果为滚动轴承的半物理仿真试验技术提供了一条可行的技术路线,能够对轴承的试验结果进行补充,为滚动轴承的半物理仿真试验技术提供借鉴与参考。     

飞行器制导控制半实物系统采样步长的优化设计

为了提高飞行器制导控制系统半实物仿真的仿真精度,提出通过合理选择采样步长,优化仿真实时性来协调系统计算能力与仿真精度之间关系的思想。建立了制导控制半实物仿真系统的模型,依据采样控制原理推论出约束半实物仿真采样步长的主要条件。依据优化原则,建立了满足数值计算精度及稳定性的约束条件,推导出优化的采样步长。最后,对制导控制系统进行半实物仿真。系统软件采用C语言编写了飞行器的六自由度运动方程,硬件为三轴转台系统和Vxworks操作系统的嵌入式仿真机,并在转台内框加入陀螺实现稳定控制。结果表明,在优化设计的采样步长1 ms下,系统的实时性能够满足制导控制仿真精度及稳定性要求。在不增加系统软硬件负担的情况下,提升了半实物系统的置信度。     

Development of a Low-cost Hardware-in-the-loop Simulation System as a Test Bench for Anti-lock Braking System

Nowadays validation of anti-lock braking systems(ABS) relies mainly on a large amount of road tests.An alternative means with higher efficiency is employing the hardware-in-the-loop simulation(HILS) system to substitute part of road tests for designing,testing,and tuning electronic control units(ECUs) of ABS.Most HILS systems for ABS use expensive digital signal processor hardware and special purpose software,and some fail-safe functions with regard to wheel speeds cannot be evaluated since artificial wheel speed signals are usually provided.In this paper,a low-cost ABS HILS test bench is developed and used for validating the anti-lock braking performance and tuning control parameters of ABS controllers.Another important merit of the proposed test bench is that it can comprehensively evaluate the fail-safe functions with regard to wheel speed signals since real tone rings and sensors are integrated in the bench.A 5-DOF vehicle model with consideration of longitudinal load transfer is used to calculate tire forces,wheel speeds and vehicle speed.Each of the four real-time wheel speed signal generators consists of a servo motor plus a ring gear,which has sufficient dynamic response ability to emulate the rapid changes of the wheel speeds under strict braking conditions of very slippery roads.The simulation of braking tests under different road adhesion coefficients using the HILS test bench is run,and results show that it can evaluate the anti-lock braking performance of ABS and partly the fail-safe functions.This HILS system can also be used in such applications as durability test,benchmarking and comparison between different ECUs.The test bench developed not only has a relatively low cost,but also can be used to validate the wheel speed-related ECU design and all its fail-safe functions,and a rapid testing and proving platform with a high efficiency for research and development of the automotive ABS is therefore provided.     

某型叉车自动变速器控制系统的快速原型和硬件在环试验研究

依据叉车工作泵的压力大小分为空载、满载、半载3种工况,计算叉车输入特性、输出特性和牵引特性,据此建立了以油门开度、车速和油泵压力为控制参数的三参数换挡规律;设计了基于dSPACE的实车快速控制原型试验,验证了换挡控制策略和执行机构策略;设计了自动变速器控制器(TCU)样机和硬件在环仿真试验台,进行了基于dSPACE的硬件在环试验,验证了控制策略在TCU样机中的控制效果。试验结果表明:基于dSPACE开发的TCU满足性能要求,并能提高开发效率,可为叉车自动变速器控制器的开发提供参考。     

基于dSPACE的纯电动汽车实验平台设计

介绍了dSPACE实时仿真系统及其在纯电动汽车实验台系统上的一体化解决方案,结合纯电动汽车的ABS控制实时仿真,阐述了基于dSPACE的控制系统设计方法中快速控制原型RCP和硬件在回路仿真HILS的应用。     

Verification of intelligent control of a launch vehicle with HILS

The reliability of an intelligent self tuning controller called the brain emotional learning based intelligent controller (BELBIC) to attitude control of a nonlinear launch vehicle (LV) simulation with hardware-in-the loop simulation (HILS) is studied. To set up the HIL system of the LV a six-degree of freedom simulation of the LV and a hydraulic actuator, which was used for the pitch channel thrust vector control (TVC) actuator of the LV, is performed. The results of the BELBIC controller with a fuzzy controller (FC) and a PID controller in this HILS of the LV to control the pitch channel of the LV have been compared.     

汽车电动助力转向硬件在环仿真系统设计

采用在PC机上虚拟汽车行驶状态，DSP系统根据行车状态实现适时加栽任务，高性能单片机系统实现助力控制。通过对这3个模块的具体设计分析，对自行设计的汽车电动助力转向硬件在环仿真系统进行了全面的介绍，并给出了系统仿真流程。     

航空发动机高空模拟试验飞行高度模糊PID控制系统

针对我国航空发动机高空模拟试验飞行高度控制动态特性差、鲁棒性能差的问题,提出并建立了仿人工智能(AI)模糊PID参数在线自整定模拟飞行高度控制系统,并进行了半物理仿真(HILS)分析。试验结果证明了所设计的模糊PID控制系统实现了快速度、高精度和宽稳定裕度的统一。     

电动助力转向控制策略评估系统

利用MATLAB/Simlink硬件在环仿真系统，结合现有电动助力转向系统，独立设计并建造出一套经实践证明有效的电动助力转向控制策略评估系统。并且利用该系统对比例控制和微分(PD)控制两种控制策略进行了测试和评估。     

Development of a lane departure monitoring and control system

The lane departure avoidance systems have been considered promising to assist human drivers in AVCS (Advanced Vehicle Control System). In this paper, a lane departure monitoring and control system is developed and evaluated in the hardware-in-the-loop simulations. This system consists of lane sensing, lane departure monitoring and active steering control subsystems. The road image is obtained based on a vision sensor and the lane parameters are estimated using image processing and Kalman Filter technique. The active steering controller for avoiding the lane departure is designed based on the lane departure metric. The proposed lane departure avoidance system is realized in a steering HILS (hardware-in-the-loop simulation) tool and its performance is evaluated with a driver in the loop.     

ACTIVE FRONT STEERING DURING BRAKING PROCESS

An active front steering （AFS） intervention control during braking for vehicle stability is presented. Based on the investigation of AFS mechanism, a simplified model of steering system is established and integrated with vehicle model. Then the AFS control on vehicle handling dynamics during braking is designed. Due to the difficulties associated with the sideslip angle measurement of vehicle, a state observer is designed to provide real time estimation. Thereafter, the controller with the feedback of both sideslip and yaw angle is implemented. To evaluate the system control, the proposed AFS controlled vehicle has been tested in the Hardware-in-the-loop-simulation （HILS） system and compared with that of conventional vehicle. Results show that AFS can improve vehicle lateral stability effectively without reducing the braking performance.