支持Modelica模型的半物理仿真系统设计及关键技术

针对当前基于MATLAB/SIMULINK的半物理仿真（Hardware in Loop Simulation,HILS）系统中不支持多领域建模、联合仿真模型转换过程复杂且存在误差等问题,提出基于Modelica和建模仿真软件MWorks进行HILS的方法,分析其所涉及的建模方法、实时仿真接口和代码生成等关键技术,并以此为基础构建支持Modelica模型的HILS.以前起落架转向系统和起落架收放系统为应用实例,建立HILS平台,对该方法进行验证.仿真结果表明该方法可行,结果可信度高.     

基于Modelica的多领域建模与联合仿真

为实现多领域建模仿真环境与其他仿真环境的联合仿真,提出基于Modelica多领域建模的联合仿真方案.该方案基于Modelica多领域模型的连接机制,通过Modelica模型与Simulink模块的转换机理,实现在S-Function联合仿真框架下的联合仿真.基于Modelica的多领域物理系统建模仿真工具MWorks与...     

支持网络建模和仿真的Modelica模型管理框架

针对基于Modelica的多领域仿真模型组织方式不能支持模型的网络化共享控制及网络环境下在线建模仿真的问题,提出一种支持网络环境下建模与仿真的Modelica模型管理框架。首先分析了现有Modelica模型组织方式在支持网络多用户模式下的模型共享及建模仿真方面的问题,然后提出了基于数据库与文件仓相结合解决方案,既支持Modelica知识模型的网络共享,又支持网络环境在线建模与仿真。最后基于该模型管理框架开发实现基于网络的多领域统一建模仿真平台。     

MWorks与FLUENT的协同仿真方法和实现

Modelica技术难以仿真动态特性在空间上非定常分布的流动、传热和燃烧等复杂问题,因此提出一种基于MWorks与FLUENT的协同仿真方法,设计协同仿真的耦合方式、数据交换机制和仿真架构,利用Modelica外部函数、MWorks仿真用户接口和FLUENT UDF编写协同仿真程序.以某单向阀为研究对象对此协同仿真方法的有效性进行验证.所提出的方法可实现Modelica技术与CFD技术的优势互补,能够为多领域系统仿真提供新的解决方法.     

基于SysML和Modelica的复杂机电产品系统设计与仿真集成

系统仿真是辅助系统设计的一种重要手段,如何将系统设计与系统仿真有机结合,从而支持设计工作的高效开展,是一项重要的研究课题.针对这一问题,基于系统工程标准建模语言SysML和多领域仿真建模语言Modelica提出一套系统层设计与仿真集成方法.首先基于元对象机制分析和比较了SysML和Modelica的元模型;然后以Modelica元模型为基准,构造了面向Modelica的SysML扩展包M-Design;最后依据扩展的SysML和Modelica元模型定义了二者之间的映射规则,从而实现SysML设计模型向Modelica仿真模型的自动转换.以储水池系统为例,展示了复杂机电系统的设计和仿真的集成过程.     

基于Modelica的异步电机建模仿真

为进行异步电机涉及的机械、电气和控制等多个领域的整体设计优化和性能分析,对其进行多领域统一建模仿真.基于Modelica在MWorks平台上建立异步电机的元件模型库及整机模型,并进行仿真分析;通过与实验结果的对比验证该模型的有效性.该模型基于多领域建模语言建立,对实现异步电机的多领域统一建模以及整体设计和性能分析提供一...     

通用自动化测试设备的接口设计

面向工业测试领域中不同类型和特征的被测试与激励信号,采用通用自动化测试设备,通过更换不同的信号板卡,能满足测试与激励的多样性.针对PXI通用自动化测试平台,采用FPGA构建的测试板卡,既能实现和PXI总线的通用接口,也能完成本地总线的控制和数据采集,形成一个通用的PXI板卡设计模板.最后,基于该思想完成的离散量板卡和通信板卡设计,表明该通用设计方法具有可移植性强、硬件复用容易等特点,进而极大地降低了设计强度和难度.     

基于Modelica的MEMS系统级多领域建模与仿真

分析了现有的MEMS系统级建模与仿真方法,讨论了运用Modelica语言进行面向对象的非因果关系建模方法,建立了基于Modelica的电容式微型静电致动器系统级模型,仿真结果证明了Modelica用于MEMS系统级多领域仿真的可行性.     

Modelica模型的序列化方法

Modelica是一种基于方程的陈述式建模语言,它具有面向对象、数组化表示、连续离散混合和可重用等多种特征,基于Modelica构建的模型和模型库通常规模庞大且结构复杂。编译Modelica模型的时间开销较大。本文从Modelica模型编译的角度出发,结合现有的序列化方法,提出以模型序列化来取代模型编译的部分工作,从而达到提升Modelica模型编译效率的目的。文中实现的Modelica模型序列化技术已在多领域物理系统建模与仿真平台MWorks中进行了验证与应用。     

基于ARINC429总线接口板卡的驱动程序设计与实现

在介绍ARINC429总线接口板卡体系结构的基础上,重点阐述了Windows2000下,该型板卡驱动程序的设计与实现.驱动程序的应用程序接口开发采用WinDriver设备驱动程序工具包,详细介绍了板卡设备注册,存储器访问以及中断处理的实现机制.板上程序则结合板卡的硬件设计,介绍自测试以及数据收发功能的实现.     

基于Modelcia的空调半实物仿真系统的设计与实现

为进行多领域空调系统的整体性能分析,基于Modelica建立了串口通信模型和空调模型,利用自编程的信号调理电路和已建立的串口通信模型将空调模型与空调控制器进行连接,建立了空调半实物仿真系统,仿真实验结果证明了本系统的有效性。本空调半实物仿真系统为多领域系统的半实物仿真提供了一套新的解决方案,可有效提高产品研发效率,降低研发成本。     

Modeling and optimization of manufacturing process performance using Modelica graphical representation and process analytics formalism

This paper concerns the development of a design methodology and its demonstration through a prototype system for performance modeling and optimization of manufacturing processes. The design methodology uses a Modelica simulation tool serving as the graphical user interface for manufacturing domain users such as process engineers to formulate their problems. The Process Analytics Formalism, developed at the National Institute of Standards and Technology, serves as a bridge between the Modelica classes and a commercial optimization solver. The prototype system includes (1) manufacturing model components’ libraries created by using Modelica and the Process Analytics Formalism, and (2) a translator of the Modelica classes to Process Analytics Formalism, which are then compiled to mathematical programming models and solved using an optimization solver. This paper provides an experiment toward the goal of enabling manufacturing users to intuitively formulate process performance models, solve problems using optimization-based methods, and automatically get actionable recommendations.     

半实物仿真系统中多PCL-722I/O卡的应用

PCL－722是一种性能优异的144位DIO卡，适用于各种状态控制系统，本文对该DIO卡在实际应用当中的功能和有关硬件驱动程序接口，以及利用多片DIO卡在Visual C＋＋环境下利用系统提供的API函数进行半实物仿真系统监控软件开发的方式进行了讨论。     

串口设备以太网控制接口设计分析

在新的监控系统设计中,要求系统中的设备能够提供网口监控功能。提出了一种在不改变原有设备软硬件设计的前提下,通过嵌入式串口联网服务器（IPORT-1）将串口监控设备转换为网口监控设备的设计方案,介绍了串口以太网接口板的硬件设计和软件处理流程。针对IPORT-1的主要功能和配置方式,对IPORT-1接口板的设计需求及关键电路设计进行了分析,并给出了IPORT-1接口板的调试过程。通过设备在以太网监控系统中的应用,验证了该设计方案是一种方便易行的串口监控升级为网口监控解决方案。     

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.     

基于半实物仿真的电路板故障注入系统设计与实现

为了满足某型装备电路板测试性与诊断设计评价的需求,提出了一种基于DSP技术,利用半实物仿真方式实现的故障注入系统;该系统以TMS320C5416系列DSP器件为核心器件,利用CPLD扩展外部电路,主控计算机与该系统的通信通过USB接口实现,在故障注入时通过半实物仿真模式实现对电路板典型故障的注入;通过对典型电路的故障注入试验表明,该系统可靠性高,配置灵活,使用方便;目前该系统已经在工程实践中得到应用,效果明显,对提高电路板测试性设计水平具有重要意义。     

嵌入式系统测试环境体系结构的研究

针对嵌入式系统测试缺乏通用平台的难点问题，提出了一种通用测试平台方案。该方案以PXI为底层设备总线，通过PXI转换接口实现设备互连，克服了不同设备之间接口的不一致性；采用硬件在回路仿真的方法对被测单元进行测试，满足了系统测试的实时性要求；采用商业软件Matlab/Simulink、Labwindows/cvi及开源软件TCL/Tk实现体系构建，以TCP/IP协议实现网络互联，完成对各个分系统的测试前的数据准备和测试后的数据备份、分析及处理，具有很好的可重用性、扩展性和通用性。此外，综合使用UML和CSR（条件－激励－响应）对测试需求进行了规范化描述。