xPC驱动程序开发及在无人机仿真中的应用

MATBLAB软件的xPC Target实时仿真环境目前已经广泛应用于各种领域,但其软件提供驱动程序支持的设备较少,在一些应用场合的使用受到限制。针对这一问题,研究了xPC环境下一般驱动程序的开发方法。分别讲述了目前两种主流计算机总线-ISA总线和PCI总线设备驱动程序的开发方法及其使用问题,特别对PCI总线设备驱动程序的开发进行了详细研究。针对某无人机实时仿真系统的要求,对系统中使用的CompactPCI总线数据采集等板卡开发了驱动程序,并成功应用于半实物仿真试验,结果加快了仿真系统的研发进程,节省了研发费用,并提高了系统的灵活性。     

基于非线性ARX模型的静电陀螺转子微位移估计

静电陀螺转子大范围运动时位移具有严重的非线性和耦合性,用传统的3/4/3变换方法,检测电路无法估计转子的准确位置.本文分别利用基于小波网络和S型网络的非线性ARX模型,设计了转子位移估计环节.仿真结果表明,利用非线性ARX模型可以对转子位移进行较为准确的估计,位移检测线性范围可扩大到75%标称间隙.为了验证位移估计的实时性能,在xPC Target平台中对基于S网络的ARX模型进行实时仿真,对工程实现具有一定指导意义.     

基于xPC的驾驶员辅助系统硬件在环仿真试验台

研发了基于xPC技术的驾驶员辅助系统硬件在环仿真试验台，以解决目前此类试验台开发成本高、难度大的问题。在基于xPC的总体方案基础上，建立了模块化的仿真模型，采用S函数驱动GUI界面的方法，解决了对硬件在环仿真过程进行实时监控的问题。使用表明，该试验台具备较好的驾驶员在环仿真功能，能够对驾驶员辅助系统的软硬件进行验证与评价。     

基于xPC的电池管理系统硬件在环测试研究

介绍了一种基于xPC目标的电池管理系统硬件在环测试平台,采用MATLAB/Simulink及RT-lab工具箱完成了整车、动力蓄电池相应的模拟信号和数字信号的产生、转换以及发送和接收,采用Labview软件完成了上位机用户测试界面的开发.使用表明,该平台可有效地测试电池管理系统的各种功能及其工作可靠性.     

xPC目标驱动程序开发中的关键问题研究

根据xPC目标驱动程序的基本原理,针对采用C语言开发xPC实时系统硬件驱动程序过程中参数传递和查找基址的关键问题提出解决方案,其中包括模块封装和有效基址的确定方法。分别在1台工控机和1台组装PC机上对开发的PCI—8360A驱动程序进行了试验,7路A／D采样频率可以达到10kHz,信号能够实时显示。实验证明该方法的有效性和可移植性有助于xPC驱动程序的开发过程。     

xPC目标机的启动方法研究

针对xPC双机型实时系统中目标机启动过程中需要软驱的问题,研究了的无软驱启动方法。首先研究了xPC双机型实时系统的工作原理和目标机的启动过程,分析各种启动模式的特点,然后采用虚拟软驱技术并结合USB总线启动、硬盘启动以及网络启动三种方法研究了实现无软驱启动解决方案,阐述了这几种方法的特点。最后试验表明三种方法都能够实现无软驱启动目标机,证明所研究方案的有效性,从而提高了xPC目标机启动的可靠性和速度。     

VMIC和xPC下的分布式实时仿真与测试系统设计

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。     

基于自抗扰控制技术的实时飞行仿真研究(英文)

针对四旋翼无人机欠驱动、强耦合的非线性动力学特性,文中研究设计了基于自抗扰控制技术的闭环飞行控制系统。自抗扰控制技术中,扩张观测器与基于误差的非线性反馈控制是其重要的两个部分。扩张状态观测器估计外部干扰和模型不确定性,以实现干扰和模型不确定性的动态补偿;此外,采用基于误差的非线性反馈可以改善控制效果。为保证飞行任务中精确的航迹跟踪,文中分析设计了一种实用的制导策略,并构建实时可视化飞行仿真系统以实现对所设计的制导策略和自抗扰飞行控制系统更为严格有效的验证。仿真结果表明所研究设计的制导策略和闭环飞行控制系统具有良好的制导和控制性能。     

基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究

以STM32F103C8T6为核心,设计了无刷直流电机控制器硬件电路。电路主要包括IR2310构成的PWM驱动电路、IRF3808构成的逆变电路、增量式旋转编码构成的速度反馈电路。控制器具有CAN和RS232通信接口,可与计算机或PLC构成速度或位置伺服系统。利用由xPC目标搭建的半实物仿真平台对PI参数进行整定。测试了控制器的速度伺服响应性能,给定速度为2400rpm时,控制器响应时间为0.32s。实验结果表明,系统工作可靠,稳定性好,响应速度快,可以满足上肢康复机器人要求。     

电动车增程器控制单元的硬件在环仿真系统设计

基于增程器的工作原理,并结合增程器控制单元的开发要求,采用了MATLAB/xPC Target的实时仿真环境构架,分别从硬件在环仿真(HILS)系统的硬件和软件两个方面对增程器控制单元的硬件在环仿真系统进行设计与开发。整个平台包括基础平台、信号接口系统、模拟负载系统和监控软件等部分。开发的HILS系统应用于增程器控制单元的设计开发和功能测试,缩短了增程器控制单元的开发周期。