基于Simulink和C++混合编程的测试系统建模技术研究

介绍了一种基于Simulink和C++混合编程技术的自动飞行控制系统测试系统建模技术及调试方法;基于Simulink搭建飞行仿真模型,通过RTW自动代码生成工具将各仿真模块分别生成嵌入式代码,并集成应用于C++软件设计环境中;通过对时钟的有效设定,实现了基于Windows系统的实时飞行仿真测试系统的设计,仿真软件的最小运算周期为2ms;该技术不仅可以满足自动飞行控制系统飞行仿真试验的实时性要求,并且在软件开放性、接口扩展性、板卡驱动的通用性以及软件设计功能多样性等方面占有较大优势;基于这个技术建立而成的仿真测试系统,某型自动飞行控制计算机已经成功的开展了多轮半物理仿真验证试验,并取得了良好的试验效果,从而为产品的试飞定型奠定了坚实的基础。     

分布式飞机机电综合系统半实物验证环境设计

文中针对现代飞机的分布式机电综合系统的要求,提出分布式飞机机电综合系统地面半实物仿真验证环境。以某型飞机分布式机电综合管理系统数字仿真及半实物硬件在环测试要求为牵引,明确分布式机电综合系统从数字验证到半实物验证的方法和过程。搭建分布式机电综合系统半实物验证环境,并对该环境整体能力进行验证测试,试验结果表明了涉及方法、验证系统是正确、合理的。     

飞行控制系统快速原型设计与实现

快速原型仿真是实时仿真的一种,它处于产品研发的算法设计阶段与具体实现阶段之间,是产品研制过程中的一个重要环节。介绍了快速原型技术的发展与优势,搭建了基于DSP的快速原型硬件平台;针对仿真平台,开发了simulink下的底层接口驱动;实现了飞行控制系统的仿真模型在快速原型上的自动代码生成,并完成了半实物仿真。研究表明,通过使用快速原型对算法进行验证,可以方便快捷地将simulink模型应用于半实物仿真系统,降低了算法验证的难度,缩短研制周期,并提高仿真系统的灵活性和可靠性。     

核电保护系统的仿真自动测试系统设计

随着计算机、控制和通信技术的不断发展,核电站仪控系统逐渐由传统的模拟仪表控制向数字化控制转变。目前我国核电站数字化仪控系统正处在发展阶段,三代核电项目对仪控系统提出了更高的测试要求。因此,研究和开发半实物仿真验证自动测试技术非常必要。归纳了保护系统的特点和测试需求,将MATLAB仿真模型与测试用PXI平台硬件相结合,利用基于虚拟仪器开发平台搭建的生产者-消费者(Producer-Customer)自动测试架构,并将仿真验证技术与自动化测试相结合,实现了核电站保护系统的半实物仿真自动验证与测试。该系统可充分模拟现场工况,对保护系统进行验证与测试;通过扩展建模范围,可以实现对核电站其他仪控系统的验证与测试,也可移植到其他高可靠性需求行业,具有很高的工程应用价值。     

半实物仿真综合实验台控制系统方案

构建半实物仿真综合实验台,能够模拟再现2个飞行器的空间交会动力学过程。在此基础上,提出半实物仿真综合实验台控制系统方案。控制系统包括中央控制单元、测控单元、模型计算单元、驱动装置以及六维力传感器,实现对整个实验的控制和管理、在线监视以及驱动机构的动作。该系统设计具有控制实时性以及良好的用户界面,经过实验验证,证明其是稳定、可靠的。     

飞行器滚转通道地面半实物仿真系统研究

为了验证飞行器滚转稳定控制系统,搭建了滚转通道地面半实物仿真平台。根据相关分析法,采用扫频技术,测量系统开环和闭环频率响应,验证利用开环频率特性计算闭环频率特性的正确性。考虑飞行器实际飞行条件,选择-15℃的低温弹道作为典型弹道,在与滚转稳定控制系统相关的滚转阻尼与副翼舵偏效率分别变化20%的最坏情况下,测试飞行器滚转稳定控制系统的频域和时域特性。实验结果表明,该半实物仿真系统能够准确有效地测试飞行器滚转稳定控制系统的各种性能。     

基于分布式仿真系统的实时架构设计

在大型控制系统全生命周期的研发、测试与验证过程中需要应用到分布式仿真平台,通过加载不同阶段不同格式的模型以满足开展联合仿真的试验需求;文章对分布式仿真系统架构进行深入研究,创造性的设计了基于RTX的实时仿真技术和基于反射内存的实时通讯技术的总体架构,设计了实时模型的加载方法,并针对实时通讯性能开展优化设计;文章基于分布式仿真系统的实时架构搭建了一套完整的仿真平台;通过测试节点间时间,1 kB数据单向延迟160 μs以内,满足控制系统实时性要求;本架构在控制系统的全数字、HIL、半实物测试仿真中进行了多轮应用,满足不同控制产品的测试仿真需求.     

无人机半实物仿真系统研究

针对某型无人机飞行控制系统,设计该飞行控制半实物仿真系统,阐述了该系统的构成、工作原理,并介绍了仿真软件,最后给出在该系统上半实物仿真的结果。结果表明,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境,通过它可以较为全面地对飞行控制系统进行调试,极大地节约了试验成本和调试时间,对无人机飞行品质评估和加快无人机研制进度有很重要的意义。     

半实物仿真双机系统时钟同步问题的解决方法

该文提出了在飞行控制系统半实物仿真试验中,仿真计算机与飞行控制计算机时钟同步问题对整个半实物仿真试验结果的影响.对双机系统半实物仿真试验状态做了简要介绍;并就在半实物仿真试验中解决双机时钟同步问题的几种方法进行探讨.两台计算机时钟同步问题的解决,将大大提高半实物仿真试验结果的可信度及精度.     

基于xPC的飞行控制系统半实物仿真设计

利用Matlab的xPC目标工具在仿真回路中引入飞控计算机、传感器等实物部件,设计了某型飞机飞行控制系统的半实物仿真系统.根据飞行控制系统的原理特点设计了数据采集卡与信号转换处理电路,并在VC 6.0环境下对系统软件进行了编制.仿真结果表明:该半实物仿真系统具有较高的仿真置信度和可靠度.     

基于Stateflow电力机车变流器控制设计与实现

某出口型号交流电力机车牵引控制系统要求变流器控制逻辑具备接触器控制、牵引系统数据交互、变流器故障保护、变流器启动自检等功能。针对以上功能,基于MATLAB中的Simulink/Stateflow可视化编程工具进行牵引控制模型的搭建,遵循模块化编程理念,采用较少的程序代码编写实现复杂的逻辑控制模型,生成逻辑清晰的控制功能流程图,进行半实物仿真测试,增强控制模型的可靠性。通过该变流器产品型式试验检验,验证变流器控制逻辑的功能可以满足控制系统的需求。     

基于RTX的激光制导武器半实物仿真研究

针对目前激光制导武器数字仿真系统的不足,为了提高激光制导武器仿真的精度,在内场构建了一个对激光制导武器进行分析评估的半实物仿真系统。首先,根据RTX的仿真系统架构及控制系统软件的搭建方法和仿真系统的实现关键技术,提出了在内场模拟外场激光信号的能量、光斑大小及光斑位置的方法,并分析了三轴仿真转台实时控制系统模型的动态响应精度;最后,对半实物仿真、数字仿真及飞行脱靶量进行比较分析,结果表明,半实物仿真与飞行试验一致性更好,精度更高。证明仿真系统可为激光制导武器的分析评估提供了平台和依据。     

基于ARM处理器的舵机半实物仿真系统的实现

导弹舵机是导弹制导与控制系统的执行机构环节,其半实物仿真系统亦是实现导弹制导与拧制系统半实物仿真验证平台中的关键环节;文中针对某型导弹舵机的动态特性与控制参数,设计一种基于ARM微处理器的舵机半实物仿真系统的实现方法;首先使用simulink工具箱对对导弹舵机的模拟系统进行数学建模以及相关控制参数优化计算;最后,通过ARM控制器的硬件电路实现舵机的半实物仿真系统的硬件平台,以及嵌入式软件编程实现舵机性能模拟;根据舵机半实物仿真系统与自动驾驶仪之间联合测试结果表明,舵机半实物仿真系统可以在导弹制导与控制系统半实物仿真验证平台中替代真实舵机.     

无人机综合检测与仿真系统

针对无人机系统研制过程中测试及仿真验证的需求,设计了一种基于PowerPC硬件平台和VxWorks软件平台的无人机综合检测与仿真系统.该系统以仿真计算机为主体,在考虑综合检测与仿真两大功能需求的基础上,对其进行软硬件设计.本文从系统整体研制方案、硬件设计与实现、系统通信协议、软件设计与实现等4个方面具体阐述系统工作原理及设计思路.最后搭建了不同的应用环境对该系统进行测试和验证,通过数据分析证明了该系统的实用性,并将有效地提高无人机飞行控制系统的研制和开发效率.     

基于LabVIEW-RT飞机电力系统主回路过压保护的研究

半实物仿真是在全数字仿真技术上发展起来的实时化仿真技术,其提供更快、更高效的平台来完成控制系统的设计,且无需编写代码。其可与真实的被控对象进行物理连接,结果接近实际工况。利用该方法,产品全生命周期各阶段的研究、测试及试验可以在实验室环境下完成。该技术能够大幅缩短产品开发周期、降低开发成本及风险。文中通过半实物仿真平台进...     

运载火箭飞行控制系统双机仿真技术研究

运载火箭飞行控制系统的研制要求越来越高,需要有一项新的仿真技术及方法,全面验证飞控计算机软硬件设计的正确性,并能在实验室和火箭发射场环境下进行半实物仿真试验。该文对这项技术及方法进行了研究,提出了双机仿真技术方案：双机仿真系统组成、对飞控计算机软硬件设计要求、双机同步仿真方法、伴随仿真方法。这项技术及方法,已在试验实践中得到了很好的应用,满足了运载火箭飞行控制系统越来越高的研制要求,已成为一项十分有效的试验手段。     

飞艇飞行控制仿真系统设计

随着Matlab/Simulink开发平台在飞行控制研究中的大量应用,飞行控制仿真系统已成为飞行器飞行控制研究的重要手段。介绍了基于模型的飞艇飞行控制仿真系统的工作原理、硬件设计、软件设计,采用一体化设计思想,将仿真系统设计成根据需要可随意扩展的综合性仿真系统。该仿真系统利用Matlab/Simulink平台,搭建飞艇飞行控制相关的各运动及控制模型,在实时通信网络和虚拟视景工作站的支持下,能实现全数字仿真、半物理仿真、人-机交互仿真等实时仿真,可用于飞艇飞行控制系统的方案设计、研制、试验等全开发过程。     

基于LabVIEW的水下航行器航行控制系统通信模块设计

为了保证水下航行器的航行安全,航行控制系统内部通信和航行系统与综合控制台之间的通信的性能需要具有较高的实时性和可靠性;基于以太网搭建系统,详细地介绍了系统通信的组成和传输数据的类型,结合系统要求以及TCP/IP、UDP通信协议的特点,选取合适的协议和数据传递方式;对于出现通信堵塞和数据包丢失以及链路不稳定情况,采取自动重连和数据自动重发机制;并采用图形化软件LabVIEW的封装函数实现数据的收发和保存,借助LabVIEW和C语言混合编程实现数据的高效处理;在实验室搭建半实物仿真平台进行测试,结果表明,航行控制系统内部以及和综合控制台之间的数据传输准确、可靠.     

飞行姿态控制系统半物理仿真平台开发

飞行姿态控制系统作为飞机姿态控制的重要组成部分，对飞机起降、空中姿态调整具有重要影响。为快速建立液压作动系统数值计算模型、飞行员操纵及控制单元、舵面及起落架演示单元等实验实物环节，基于 Automation Studio液压设计及仿真专用软件，设计与开发了某型飞机飞行姿态控制系统的半物理仿真实验平台。给出了飞行姿态控制系统半物理仿真平台软总体方案、硬件组成、工作原理及开发和实验流程。最后，以飞机方向舵为例，开发了包括液压油油箱、液压马达、控制阀门、作动筒及管道、溢流阀、限位开关等装置的数值计算模型，液压阀位置数字PID调节器，结合舵面及其加载演示系统PLC控制程序，配合现场人员的实际操控动作，开展了方向舵液压作动随动控制系统半物理仿真实验研究，试验并分析了飞机机翼液压作动系统位置随动过程中的运行工况，并记录关键的实验数据曲线，为飞行姿态控制系统研究提供了一种直观的仿真及分析实验方法。     

船用蒸汽动力装置控制设备综合试验仿真系统

随着仿真技术的发展，半实物仿真已越来越多地应用于控制系统的研究和设计。该文介绍了针对某型船用蒸汽动力装置大量采用的液压(水压)控制器而研制的综合试验仿真系统。该系统应用了半实物仿真技术，将实物——液压式控制器、仿真计算机、信号转换设备和测试设备构成有机整体，形成半实物仿真系统。该系统能够较全面地对此类液压控制器进行试验研究，包括在实验室进行动态试验。文中还对实现过程中模型的简化和信号的转换等问题进行了探讨。