Hardware-in-the-loop simulation for a production system

This paper proposes a hardware-in-the-loop simulation (HILS) approach for the design and verification of a production system. The design of a production system involves two major activities: mechanical design (device specification and layouts) and electrical design (device behaviour and system control). Conventionally, the mechanical and electrical design activities have been performed sequentially, wasting time. We propose a concurrent procedure of mechanical and electrical design based on the HILS methodology to cope with this problem. The proposed HILS approach provides two major benefits: (1) the verified control program can be directly used for the real plant with minor adaptations; and (2) the verified 3D layout model can be used to generate the detailed drawings for the implementation of the plant. We can minimise the stabilisation time of a production system, since most mechanical and electrical errors can be found and fixed using HILS.     

基于景象投射技术的激光引信半实物仿真系统

在激光引信的研制过程中,半实物仿真是能够较为全面地评测其工作性能的重要手段,介绍了基于激光景象投射(LSP)技术的激光引信半实物仿真(HILS)系统作为仿真试验的平台。该系统能够有效地模拟来自目标和背景的激光回波特性,并以激光阵列的形式投射到激光引信接收端,从而获取激光引信在弹目交会过程中的实时反馈信息,为激光引信的研制改进提供了可靠的数据支持。     

基于Windows的测功器试验台半实物仿真优化技术

在设计和优化测功器试验台测控系统过程中,开发基于Windows平台的试验台半实物仿真优化技术,对监控组态软件的不同算法进行仿真与优化。文中设计了试验台半实物仿真方案,介绍了测控系统的组成,论述了Windows平台组态软件和仿真软件MATLAB的DDE数据传送方式,完成了测功器及发动机系统特性的模型辨识。最后给出了所提仿真技术应用于电涡流测功器仿真和PID控制算法优化的实例。     

面向VxWorks的半实物仿真平台的研究和实现

针对传统半实物仿真中的一些问题，提出一种新的面向VxWorks的半实物仿真平台。设计了标准化、多接口、可扩展的仿真计算机硬件架构，解决了硬件I/O接口的多样性和扩展性问题。利用Simulink进行可视化建模，简化了模型的建立。通过Matlab的RTW工具箱自动生成面向硬件平台的基于实时操作系统VxWroks的可执行代码。自动代码生成提高了半实物仿真的开发效率，基于VxWorks的可执行代码保证了半实物仿真的实时性。对该仿真平台涉及的关键技术，如I/O接口驱动程序、针对硬件平台的VxWorks移植和代码生成以及实时模型参数修改和仿真数据采集等进行了研究和实现。     

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。     

远程空空导弹半实物仿真中的关键技术探讨

针对远程空空导弹对半实物仿真的需求,对远程空空导弹半实物仿真的关键技术射频目标仿真的宽带性和共源性进行了分析说明,并结合具体射频目标仿真器结构特点,提出了解决这些问题的基本思路和方法。     

直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制器设计

为了实现直线电机精密定位平台的位置和速度的轨迹跟踪控制,本文基于内模控制（IMC）的基本原理,在直线电机精密定位平台参数辨识的基础上,设计了定位平台速度环的模型状态反馈（MSF）控制器和基于位置环PID和速度环MSF的级联控制器。将PID/MSF级联控制器与速度/加速度前馈控制（VFC/AFC）相结合,构成了PID/MSF+VFC/AFC的复合轨迹跟踪控制器。该复合轨迹跟踪控制器通过整定速度前馈的增益来改善位置环偏差控制的跟踪滞后现象和动态响应,增加控制系统的稳定性和伺服精度;通过整定加速度前馈的增益在不减小级联控制器位置环增益的前提下,减小速度前馈带来的超调量,提高轨迹跟踪精度。基于MATLAB/dSPACE实时仿真控制平台,实现了某直线电机平台的轨迹跟踪控制。仿真和实验结果表明,该轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪精度为±0.028 mm,定位精度为±4 μm,满足直线电机精密定位平台轨迹跟踪控制的要求。     

混合动力汽车多能源动力总成控制器硬件在环仿真系统

利用硬件在环仿真技术,建立混合动力汽车试验台,可以缩短混合动力汽车开发周期,降低开发成本.研制的混合动力汽车多能源动力总成控制器硬件在环仿真系统由动力模拟系统、能量反馈系统、试验台控制系统等部分组成.该系统能够初步实现混合动力车多工况间模式切换以及功率分配原则的测试和评价,并有效地解决了试验台的通用性问题,为混合动力汽车开发提供了很好的柔性试验平台.     

Control Research for a Small Fixed-Wing UAV During Ground Taxiing

小型固定翼无人机地面滑跑控制

高九州^1,2,贾宏光¹

（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2.中国科学院大学）

创新点说明：

本文建立了无人机地面滑跑过程中的起落架机轮模型,并将系统非线性模型解耦为横向运动和纵向运动,重点研究了横向滑跑运动的航向和偏距的纠偏控制。

根据滑跑过程中横向运动的模型特征,提出了自适应内模控制算法,将该算法用于横向滑跑控制,非线性系统仿真给出滑跑纠偏控制的策略,半物理试验验证全系统工作的协调性和控制系统的有效性。

研究目的：

解决固定翼无人机滑跑起降过程引起航向和偏距过大的问题,放宽了滑跑起降对跑道宽度的要求,降低了因横向侧偏过大引起起降事故的概率。

研究方法：

（1）建立起落架机轮模型;

（2）非线性模型解耦,提取滑跑空速、侧滑角和航向角为状态变量,建立滑跑过程横向运动的线性模型;

（3）以自适应和内模控制理论为基础,针对被控模型的特点,提出自适应内模控制算法;

（4）非线性系统仿真给出滑跑纠偏控制的策略,半物理试验验证全系统工作的协调性和控制系统的有效性。

结果：

（1）横向滑跑纠偏控制策略是空速小于20m/s时采用前轮进行纠偏,空速大于20m/s时采用方向舵进行纠偏控制;

（2）纵向控制策略,当空速小于33.33m/s时,通过升降舵保持前后轮压力比,当空速大于120m/s时,通过升降舵使无人机瞬间增大俯仰角,达到离地起飞的目的。

（3）在航向偏差10°,偏距2m的条件下或横向风场8m/s的条件下,控制系统横向纠偏控制效果明显,并经半物理试验验证了全系统工作的协调性与控制系统有效性。

结论：

所设计的控制系统具有良好的控制效果,通过半物理试验验证了全机系统工作的协调性,为进一步飞行试验奠定了理论基础,所设计的控制算法具有一定的工程实用价值。

关键词：地面滑跑,起落架机轮模型,自适应内模控制,控制策略,半物理试验

     

反舰导弹半实物仿真软件系统设计

仿真软件是一类面向问题、面向用户的专用软件,由于半实物仿真软件在整个仿真过程中的重要作用,使得它成为半实物仿真实验的关键,成为仿真技术研究的重要课题。在导弹控制和制导系统研制过程中,半实物仿真发挥了重要的作用。主要介绍了某型反舰导弹半实物仿真软件系统的组成及设计、具体的联调方案及动画演示系统设计。试验结果表明,该半实物仿真软件系统为半实物仿真试验的顺利进行提供了必要的保障。