传感器在环自动泊车仿真测试系统设计

针对智能网联汽车自动泊车功能实车测试成本高、周期长、重复性差问题,基于硬件在环及计算机数值模拟仿真技术,以自动泊车传感、控制系统为主要测试对象,搭建实验室环境下传感器在环自动泊车仿真测试系统,借助美国国家仪器公司(National Instruments,NI)软硬件实时平台、CarMaker虚拟仿真场景软件模拟仿真自动泊车交互场景、车辆底盘动力学特性及超声波传感器特性,集成开发摄像头视觉注入板卡、超声波物理回波仿真板卡仿真模拟传感器物理信号,虚实结合构建了完整的传感器在环自动泊车测试验证环境.以某车型实车带自动泊车功能的智驾控制器、超声波传感器为被测对象,搭建垂直停车位场景对仿真测试系统进行测试验证,仿真实验结果证实测试系统能够为自动泊车提供安全、高效的测试验证平台,助力自动泊车控制算法开发.     

基于实时仿真硬件在环的光伏逆变控制器参数辨识

为准确获取光伏逆变控制器参数,在仿真中实现对光伏系统的精确建模,以便正确分析光伏并网系统的动态性能。提出了一种基于实时仿真硬件在环测试的光伏逆变控制器参数辨识方法。该方法采用基于粒子群算法的dq轴参数解耦辨识策略,通过搭建光伏逆变控制器-实时仿真硬件在环测试平台,将测得多种工况下光伏逆变器的响应数据作为实测数据。利用快速原型控制器(rapid prototyping controller, RCP)对所提出辨识策略准确性进行验证后,利用平台对实际控制器进行硬件在环实验,并依据辨识结果在Simulink中建立仿真模型与实测数据对比。结果表明:所提辨识方法正确性及有效性,可以满足电力系统暂态仿真需求。     

基于dSPACE的电机控制系统实时仿真研究

利用dSPACE实时仿真系统和Matlab软件设计了电机控制实时仿真平台.针对直流无刷电机(BLDC)调速控制系统,选用DS1005控制卡和DS1048电机控制卡设计硬件在环仿真和快速控制样机,实现从理论仿真到实验验证一体化设计.实验结果表明该设计能够在线修改控制参数,实时监测控制变量,快速进行控制算法的评估和功能测试,有效提高研发效率、降低研发成本.     

ECU硬件在环柴油机控制仿真平台研究

研究ECU硬件在环柴油机控制仿真技术,基于Matlab/Simulink/RTW及dSPACE系统建立开放的仿真平台,在Matlab/Simulink中采用模块库化的建模方法建立瞬态柴油机模型,分析dSPACE系统的软件和硬件,并提出改善仿真实时性的方法.利用该仿真平台进行了油门突变和单缸油量调节仿真试验.试验结果表明,该仿真平台能提供实时的被控对象瞬态模型,进行ECU硬件在环仿真,为ECU的开发测试提供了新的手段.     

四轮转向车辆控制及其硬件在环仿真开发平台

研究四轮转向（4WS）车辆操纵控制策略及其控制系统开发．为控制方式执行方便,以横摆角速度反馈为4WS车辆基本控制逻辑．由于实际车辆系统的复杂性,相应4WS控制系统开发需要大量在线实时综合,故利用控制系统的硬件在环仿真技术（HILS）．基于Matlab／Simulink／dSPACE开发了4WS车辆控制系统的硬件在环仿真平台．利用此平台硬件在环仿真研究控制算法的鲁棒性并对比不同算法性能,结果表明基于μ综合鲁棒控制方法有比较好的综合性能．     

车身总线控制系统硬件在环仿真设计

文章针对总线型车身控制系统的设计问题,提出了一种硬件在环仿真解决办法。首先采用规则化方法描述原型系统的控制意图,然后融合虚拟现实和物理测试2种仿真手段的优点,设计了分布式硬件在环仿真系统,用于模型控制逻辑的推演和车身部件响应延时特性检测,最后以电控刮水器子系统作为典型实例进行了仿真验证。实验数据表明,该方法可以有效验证功能需求模型,量化评估模型的时延误差,从而提高了车身控制系统的开发效率。     

电厂计算机控制系统开发及调试平台

目前电厂计算机控制系统的调试都是在现场进行的,使得工程周期很长.为了能在实验室进行调试,缩短开发周期,在电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室研制了电厂计算机控制系统开发及调试平台.该平台软件上应用了自动建模技术实现电厂热力实时仿真和控制系统的图形化组态,控制系统硬件上采用分层的冗余结构,形成了多策略控制方案.控制系统硬件与仿真软件相连接可对控制系统软硬件进行调试,对用户进行培训,开展高级控制策略的研究.该平台的成功应用表明了它是可靠、方便的.文章最后论述了该平台的研制及特点.     

基于二次型跟踪器的实时能量管理优化策略

为了解决当前混合动力汽车能量管理策略不能同时兼顾最优性与实时性的问题,以采用行星式混合动力系统的物流车为研究对象,基于二次型跟踪器理论提出了一种可在线实时应用的能量管理优化策略。建立了行星式混合动力系统的线性数学模型,开发了直接节油型二次型跟踪器单自由度优化策略,基于MATLAB/Simulink软件平台进行了离线仿真验证,仿真结果表明该策略获得与全局优化算法相近的节油效果。在基于dSPACE/Simulator搭建的硬件在环平台上进行了硬件在环测试,测试结果表明该策略具有良好的实时应用性。     

DP-3级动力定位控制系统的体系结构

根据各船级社对深海作业的安全规范要求,完成了DP-3级动力定位控制系统的硬件与软件设计.详细阐述了DP-3级动力定位控制系统的硬件体系结构与软件体系结构的组成.针对动力定位各子系统所完成功能的不同,对控制系统的软件体系结构进行了应用层、实时层以及物理层的分层设计.为了对控制系统的软件逻辑、硬件体系、数据接口以及系统可靠性进行有效验证,采用实物仿真与虚拟仿真相结合的方法建立了DP-3级动力定位的半实物仿真系统.在半实物仿真系统上对某一深水钻井平台进行了动态模拟试验,仿真结果表明所设计的定位系统可以为动力定位控制系统方案设计的可行性以及控制方法的有效性提供测试环境,所设计的体系结构可为工程应用提供一定的参考.     

智能车硬件在环仿真系统的设计与实现

设计并实现了一套基于车模的智能车硬件在环仿真系统,该仿真系统直接以车模为实验载体,实现了硬件在环仿真,解决了仿真中车辆动力学模型难以精确建立的问题.车模上集成有嵌入式微控制器、摄像头和测速编码器,具有自主导航能力.借助ZigBee无线通信技术,上位机可以实现对车模的无线实时监控.该系统已经在智能车控制算法研究中得到了应用.实验结果表明:该仿真系统具有与实际系统相似的动力学模型,满足对智能车实时控制的要求,而硬件在环的引入,充分发挥了上位机的资源优势,提高了研究的效率.该系统能够适用于智能车自主导航和智能交通中多车协作的仿真.     

交流接触器闭环控制联合仿真系统及实验研究

提出一种交流接触器闭环控制联合仿真分析方法.基于PSCAD,根据电压平衡方程和达朗贝尔机械运动方程构建了电压平衡、机械运动子模型,并结合有限元分析软件,构建交流接触器的动态仿真模型,将其与PSCAD搭建的闭环控制系统相结合,组成联合仿真系统.该系统突出优点是将控制方案与动态仿真计算相结合,灵活改变控制方案,为接触器的智能控制提供仿真分析平台,为确定最优的控制策略和硬件电路结构提供科学依据.搭建硬件电路,通过实验验证联合仿真系统的可行性和准确性.采用该系统可以明显缩短硬件电路的设计周期,大幅度节约开发成本.     

新型Costas环在2PSK中的研究与硬件实现

针对先验概率相等的2PSK中的信号不含载波分量,无法通过常规锁相法进行载波同步的缺陷,提出了利用新型科斯塔斯(Costas)环对2PSK进行锁频的方案。利用Simulink搭建框图平台对理论进行了验证,并通过System Generator自动代码生成并将代码下载到FPGA芯片上,同时通过硬件在环协同仿真功能将结果实时在Simulink平台显示出来。输出结果表明该方法能较好地达到实现锁频目的,通过比特流数据实时下载到FPGA开发板来进行调试与验证,提高系统性能。     

一种AVS帧内预测部分硬件实现方法

研究了AVS标准视频解码帧内预测部分,简要介绍了一种该部分硬件实现方法以及思路,用硬件描述语言加以实现,在Synopsys公司的虚拟仿真环境中加以验证。并且,把仿真结果与AVS标准组织提供的C程序的输出结果比较,最后用Synopsys Design Compiler进行了综合。实验结果表明该方案可行,且达到了标准清晰度实时解码的要求。     

PMSM驱动系统建模及其实时仿真平台设计

硬件在环实时仿真系统可以方便电机控制策略测试,显著缩短电机控制策略的研发周期,文章针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine, PMSM)驱动系统,建立PMSM+三相逆变器主电路数学模型,并运用改进的CORDIC算法,利用System Generator(SG)搭建系统被控对象仿真模型,基于Xilinx公司ZYNQ开发板,设计一套基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)和LabVIEW虚拟示波的实时仿真平台,在该平台上对SG建立的逆变器主电路及电机系统模型进行硬件在环仿真。测试结果与Simulink中仿真结果对比表明,该文建立的基于FPGA的电机驱动系统硬件在环仿真模型能够准确模拟电机变频系统的运行特性。     

柴油机各缸供油量不均匀调节ECU硬件在环仿真研究

研究ECU硬件在环柴油机供油量不均匀性控制的仿真问题,基于Matlab/Simulink/RTW及dSPACE系统建立了柴油机供油量不均匀调节ECU硬件在环仿真系统,在Matlab/Simulink中用部分MAP法建立了一个四缸柴油机模型,利用该系统进行了不均匀性油量调节试验.结果表明,采用硬件在环仿真可以方便快捷地对控制系统进行测试,可以通过改变单缸供油量改善柴油机的工作不均匀性.该方法为ECU的测试提供了一种新的手段.     

dSPACE快速控制原型技术在ABS台架实验中的应用

针对车辆稳定性控制系统仿真中对汽车防抱死制动系统(ABS)的纯理论研究以及软件在环仿真,鉴于其控制系统难以建立精确的数学模型、模型算法难以在实际过程中进行应用等问题,提出采用dSPACE实时半实物仿真设备对其进行快速控制原型设计,并搭建了ABS实时半实物仿真平台。通过实现dSPACE与MATLAB/Simulink的无缝连接,并基于实验室ABS台架,设计了ABS逻辑控制策略。最后基于该控制策略对ABS进行快速控制原型验证,实验结果验证了dSPACE快速控制原型技术的有效性和实用性。     

基于RTW的过程控制实时仿真系统设计

基于Matlab/RTW的功能研究,设计了一种半实物实时仿真平台。该平台由Simulink提供的驱动模块驱动I/O板卡完成实际现场与Matlab工作空间的数据交换,将实际系统引入到仿真回路里,实现了控制系统建模、分析、数字仿真和目标实现的一体化。结果表明系统实时性能良好,控制参数修改方便,可以完成各种控制算法的开发与测试。     

基于Matlab的开放式六自由度机器人控制系统研究

针对工业机器人控制系统算法封闭的现状,自主设计了一套基于Matlab的开放式六自由度机器人实时控制系统,采用模块化分布式的控制方式,上、下位机以CAN总线进行实时通信,上位机运用基于模型设计的流程进行机器人控制器的开发;下位机以DSP为主控制器,设计6个机器人关节驱动器.控制系统将机器人正运动学、逆运动学、轨迹规划以及通信算法全都融入其中,并且本开放式平台将系统仿真、研发设计、功能测试等环节都统一在Matlab环境中,提高了开发效率.通过仿真和试验验证,该平台能够较好地控制六自由度机器人,具有实时控制、实时监测的功能,并兼具良好的开放性能.     

汽车ESP实验系统及其硬件在环仿真研究

研究了ESP(电子稳定系统)实验系统和实验方法,构建了一种基于Matlab/Simulink人机实时交互的ESP硬件在环仿真平台,并通过蛇形穿杆实验对实车和模型的性能进行了比较,结果表明了该仿真平台的合理性、有效性和实时性,为汽车ESP产品的开发提供了有效手段.     

基于VxWorks的发动机实时仿真系统

提出了一种新的基于Matlab/RTW和VxWorks实时操作系统的仿真方法,所构建的基于Simulink的发动机实时仿真模型,可自动生成优化的嵌入式实时仿真代码,在线调整模型参数并监视仿真数据.与传统的手工编写和修改仿真模型代码的方法相比,加速了硬件在环仿真平台的研制.通过对6110/125zl型柴油机进行仿真分析,验证了该方法的快速可行性.