导读:本文包含了硬件在回路中的仿真论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:半实物仿真,连续搅拌反应釜,信号调理,模糊控制算法
硬件在回路中的仿真论文文献综述
王子硕[1]（2019）在《连续搅拌反应釜的硬件在回路实时仿真平台开发》一文中研究指出作为化工生产的重要设备,连续搅拌反应釜在化工、制药、发酵等领域得到广泛的应用。因其反应过程常常涉及高温高压和有毒有害物质,所以新的控制技术和控制方案在未验证前不能直接应用到系统中,否则很可能因技术不成熟或操作失误造成设备损坏,甚至人员伤亡。为了增强实验安全性,降低实验成本,同时克服全数字仿真的抽象性,提高操作者操作的真实感,本课题以半实物仿真技术为基础,自主设计了一套连续搅拌反应釜硬件在回路实时仿真平台。在深入分析半实物仿真平台需求的基础上,首先提出了平台的总体设计方案,即危险的过程反应用数字仿真服务器实现,实际的操作装置(如开关、PLC、调节阀、触摸屏等)以物理本体的形式加入平台当中。本论文中,我们简要介绍了连续搅拌反应釜的组成结构以及工艺流程,系统分析了反应釜的工作原理,同时以实际化工反应为例,根据建立的反应釜非线性微分方程,利用MATLAB/Simulink搭建了全数字仿真系统(服务器),通过多功能快速开发环境Quarc和Q4数据采集卡实现了数字仿真系统与外围硬件的实时通讯。其次,介绍了监控系统的硬件组成和软件的搭建过程,实现了对反应釜内各个变量的实时采集、实时监控、数据归档等功能。然后,针对全数字仿真系统、监控系统及外围硬件间电气信号不匹配问题,设计了信号调理模块,确保叁者间的无障碍通讯。最后,我们成功将一种典型的先进控制算法——模糊控制算法在设计的硬件在回路实时仿真平台上进行了验证,针对指针查表法存在的不足,根据模糊规则和模糊推理,利用梯形图在Step7中实现了模糊控制算法。实验结果表明:自主开发的半实物仿真平台,运行效果良好,能够很好的模拟反应釜的工艺流程,同时在仿真回路中增加的实际物理本体,能够真实还原实际操作环境,给人一种身临其境的真实感,而且该平台能够有效验证控制器的实时性。除此之外,由于在仿真系统中控制器及控制算法实现过程和在真实系统中的实现过程一致,相关的控制技术可以非常容易地从仿真系统移植到实际工程中,从而大大提高控制系统开发的效率,因此可作为控制技术和控制方案的开发平台。(本文来源于《吉林化工学院》期刊2019-05-01）
袁佳琦[2]（2019）在《电力电子硬件在回路仿真系统建模及FPGA资源优化方法的研究》一文中研究指出随着电力电子系统开关频率越来越高,基于常规CPU处理器或数字信号处理器等传统仿真器难以满足高频、多开关电力电子系统实时仿真的精度要求。相比之下,FPGA(Field Programmable Gate Array)具有良好的并行数据处理能力、较高的时钟频率,优越的可重配置性和可扩展性,迅速成为电力电子系统实时仿真的首选。电力电子系统建模是影响硬件在回路(Hardware-in-the-loop,简称HIL)实时仿真系统性能的重要因素。由于传统建模方法难以高效地实现高频、多开关电力电子电路的实时仿真,需要提出建模改进方案。同时仿真精度与FPGA资源消耗之间的平衡也十分重要,其中变量字长、仿真步长对模型精度及FPGA资源消耗均有较大影响,但目前缺少详细的定量分析。因此,改进现有建模方法,定量选择满足建模精度要求的最小字长与最佳仿真步长以优化FPGA资源是多开关电力电子系统实时仿真领域的重要问题。本文详细研究、改进了ADC(Associated Discrete Circuit)建模方法与RON/ROFF建模方法,提出了基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。本文具体完成了以下工作:(1)以基于LC滤波的叁相逆变器为例,详细分析了ADC建模方法和RON/ROFF建模方法。对于ADC建模存在的开关震荡问题,提出了ADC参数优化方法提高模型精度。对于RON/ROFF建模变系统矩阵维数较大、占用过多FPGA资源的问题,提出了 RON/ROFF拆分建模法,并分别通过离线仿真验证了所提方法的正确性。最后详细比较了 ADC建模方法和RON/ROFF建模方法的特点及应用场合。(2)提出了基于信噪比概念的模型精度定量计算原理。首先介绍了量化误差和信噪比的基本概念,利用信噪比实现对模型精度的定量描述。结合电力电子变换器建模过程,分析了字长、量化误差与信噪比的关系,进一步推导了建模过程中的系数、信号和乘法运算的量化误差公式。为下一步提出实时仿真过程中FPGA资源优化策略奠定了理论基础。(3)提出了基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。结合电力电子电路建模过程,将上文提到的信噪比计算推广至矩阵运算中,详细分析了仿真步长、离散化误差与信噪比的关系。通过定量计算字长、步长与模型精度的关系,旨在选择满足模型精度的最小字长与最佳步长来优化FPGA资源。以基于LC滤波的叁相逆变器为例,分别将FPGA资源优化策略应用于ADC建模和RON/ROFF建模中,离线仿真结果证明了所提信噪比理论的正确性。(4)针对ADC建模和RON/ROFF建模两种方法,分别完成了基于LC滤波的叁相逆变器HIL实时仿真实验,另外给出多开关TNPC(T-type Neutral Point Clamped)电路应用RON/ROFF建模及FPGA资源优化策略的HIL实时仿真实验案例。实验结果验证了 ADC参数优化方法和RON/ROFF拆分建模法的可行性,同时通过FPGA资源消耗的对比结果证明了所提基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-04-12）
陈韵,马清华,王根,苗昊春,刘琳[3]（2019）在《基于dSPACE的“硬件在回路”导弹控制系统设计与仿真》一文中研究指出基于dSPACE实时仿真系统提供的强大运算能力及各种成熟的硬件接口电路,文中研究了导弹控制系统的"硬件在回路"设计与仿真方法。给出系统架构及设计流程,介绍了执行机构舵机测试及模型辨识方法,将舵机实物引入导弹控制回路的设计过程中,实现了从传统的数字离线仿真过程到"硬件在回路"的设计与仿真,克服了传统纯数字模型不能真实代表制导部件性能的缺点,提高了导弹控制系统设计的工作效率及可靠性。(本文来源于《弹箭与制导学报》期刊2019年02期）
卢晓晖,张智超,李哲[4]（2018）在《基于dSPACE的汽车自动变速器换挡规律优化硬件在回路仿真》一文中研究指出为了验证所提出的基于动态规划的汽车自动变速器换挡规律优化方法的实时性,基于dSPACE软硬件,应用AMEsim和Matlab/Simulink联合系统建模方法,搭建了汽车自动变速器换挡规律设计的快速控制原型硬件实现平台;基于此平台,进行了换挡规律的快速控制原型实验,结果表明,所设计的换挡规律优化方法具有良好的实时性和控制效果。(本文来源于《长春工业大学学报》期刊2018年05期）
李浩洋,李泽,郭源博,张晓华[5]（2019）在《考虑开关管开路故障的叁电平STATCOM建模与硬件在回路实时仿真》一文中研究指出针对叁电平静止同步补偿器(STATCOM)开关管开路故障情况下硬件在回路仿真模型的搭建问题,提出一种实时仿真的故障建模方法。分析开关管开路故障情况下STATCOM的工作机理,根据系统的运行状态将故障模型分解为若干故障子模型,采用系统状态估计变量确定子模型间的切换条件;提出一种直流侧中点电位补偿算法,补偿实时仿真中数值积分的累积误差,提高模型的稳定性。基于dSPACE平台搭建故障情况下STATCOM的实时仿真模型,采用前向欧拉法将故障模型实时运行在FPGA板卡上,使仿真步长缩短至1μs。仿真结果验证了所提故障建模方法的有效性及所建立实时仿真模型的准确性。(本文来源于《电工技术学报》期刊2019年03期）
李诚[6]（2018）在《永磁同步电机驱动控制系统硬件在回路半实物仿真平台研究》一文中研究指出永磁同步电机(PermanentMagnet Synchronous Motor,PMSM)具有体积小、重量轻,功率密度高,过载能力强等优点,广泛应用于轨道交通、航空航天、电动汽车等领域。在永磁同步电机驱动控制系统研发过程中,存在离线仿真中无法对控制器进行实时调整,仿真步长与实际的步长存在差异,且当仿真系统过大时仿真时间较长等问题,为了避免这些问题,本文研究了永磁同步电机驱动控制系统硬件在回路半实物仿真平台。本文对现有的硬件在回路半实物仿真建模方法进行了比较之后,研究了一种新的永磁同步电机驱动控制系统建模方法,针对逆变器模型采用电容与电阻并联的开关模型,与状态空间法建模相结合,通过迭代法进行计算求解。主要完成以下工作:(1)通过输入、输出建模的方法,以永磁同步电机驱动控制系统为对象,对逆变器、电机、旋变分别进行建模。针对含有离散开关器件的逆变器建模过程,研究了一种采用电容电阻并联的开关模型替换原有离散开关管的建模方法,从而可以无需考虑电路所有的开关状态,并仅利用状态空间模型建模方法搭建逆变器数学模型,避免了由于开关状态的改变造成的不稳定和误差;(2)半实物仿真系统采用定步长计算,需将永磁同步电机驱动控制系统的连续数学模型通过数值方法进行离散化。本文以逆变器数学模型为例进行离散化,并采用迭代算法对系统矩阵进行了求解,从而有效避免了传统求解方法中的逆矩阵求解,同时分析了电容电阻并联开关模型的参数选取原则。通过与MATLAB/Simulink离线仿真对比,验证逆变器数学模型的正确性;(3)搭建永磁同步电机驱动控制系统硬件在回路半实物仿真平台。采用System Generator 设计研发驱动控制系统的 FPGA(Field Programmable Gate Array)模型,应用于dSPACE半实物仿真系统构建其硬件在回路半实物仿真平台,并对模型进行时序分析。采用真实的控制器,对永磁同步电机驱动控制系统的半实物仿真模型进行闭环调试;并将半实物仿真结果与实物实验对比,验证永磁同步电机驱动控制系统硬件在回路半实物仿真平台的实用性和电容电阻并联开关数学模型的有效性。(本文来源于《北京交通大学》期刊2018-04-02）
武明康[7]（2018）在《半桥零电流隔离DC-DC变换器硬件在回路仿真系统》一文中研究指出电力电子电路的拓扑越来越复杂,开关器件越来越多,电路工作状态也越来越多,给建模工作带来了挑战。常用的理想开关建模把导通时的开关等效为零电阻,原电路中的两个节点合并为一个节点;关断时的开关等效为零电导,原电路的一个节点分离为两个节点。形成了变结构、变参数的系统矩阵,这样的建模方式效率低下,变结构、变参数的系统矩阵也难以在FPGA(Field Programmable Gate Array)中实时求解。因此,针对复杂电力电子电路的建模是本文的研究重点。随着电力电子电路的开关频率越来越高,所需要的仿真步长也越来越小。基于CPU(Central Processing Unit)的实时仿真器难以进一步降低仿真步长。近年来,随着FPGA的高速发展,能够实现更小的仿真步长,已经被广泛应用于实时仿真。本文首先介绍了 ADC(Assiociated Discrete Circuit)建模法,推导了等效导纳和并联电流源的大小,建立了开关状态更新的状态机,指出了 ADC建模法的缺陷。以Buck电路为例,详细分析了 ADC建模法的开关换流过程,得出电流误差与等效导纳Gs成正比、电压误差与Gs成反比的结论。其次分析了开关损耗(建模方法引起的)与等效导纳Gs的关系,给出了最优Gs选取的方法,并通过Buck电路的离线算法仿真证明了最优Gs选取的正确性。通过加入阻尼电阻的方式,抑制了电流电压的振荡,推导了最优Gs点下阻尼电阻的计算方法。然后以半桥零电流隔离DC-DC变换器为例,分析了变换器的工作原理,建立了变换器的ADC开关等效数学模型,完成了离线仿真验证,与SPS(Sim Power System)仿真结果对比分析,给出了相对误差曲线,证明了 ADC建模的正确性。最后在dSPACE实时仿真平台,实现了基于FPGA的DC-DC变换器的数学模型,使用System Generator中的MCode模块加快了 FPGA的实现过程,完成了HIL(Hardware In the Loop)仿真实验。HIL仿真实验结果与实物实验结果一致,进一步证明了 ADC建模和FPGA实现的正确性和有效性。(本文来源于《北京交通大学》期刊2018-03-01）
丛岳,罗阳,刘贝[8]（2016）在《多小型无人机协同航迹规划及其硬件在回路仿真》一文中研究指出本文在常规蚁群算法基础之上,生成适用于解决多小型无人机协同航迹规划问题的多种群蚁群算法,使用层次划分法对协同航迹规划问题进行了分解简化,基于小型无人机协同航迹规划问题中具有代表性的同时集结任务进行了算法仿真验证。同时利用商用开源飞行控制平台PIXHAWK和飞行仿真软件X-Plane设计并搭建了低成本的多无人机协同硬件在回路仿真平台,并使用该平台对多种群蚁群算法规划出的航点的可行性进行了分析和验证。(本文来源于《探索 创新 交流（第7集）——第七届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）》期刊2016-10-31）
许哲,魏鹏,牟晓华,杨帅[9]（2016）在《基于数据手套的仿生手硬件在回路仿真系统》一文中研究指出传统的仿生手仿真主要是对外部结构和控制系统进行动力学仿真,缺乏人机交互性。针对这一问题,提出了一种基于数据手套的硬件在回路仿真方法:采用数据手套做为人机交互设备,利用上位机完成数据采集;通过无线传输实现与下位机的通讯;在MATLAB/SIMULINK环境下进行数据处理并针对ADAMS-MATLAB仿生手模型应用PID控制器,实现对仿生手的运动姿态控制。实验结果表明仿生手虚拟样机可以实现对操作者手部姿态的还原,说明了该方法的有效性。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2016年03期）
刘月,蒋洪德,郭庆,黄玉柱[10]（2016）在《某重型燃气轮机硬件在回路仿真平台转速部分的搭建与仿真研究》一文中研究指出为了进一步验证重型燃气轮机控制系统的控制逻辑和性能,硬件在回路(hardware-in-the-loop,HIL)仿真测试平台的搭建工作是十分必要的。本文首先建立了某重型燃气轮机的高精度实时数学模型,然后采用变频器带动真实电机的方式搭建了该重型燃气轮机HIL仿真测试平台的转速部分。通过对比纯数字仿真与HIL仿真的实验结果,本文对控制系统进行了修改并得到更优的控制性能。由于HIL仿真测试平台搭建的原则是尽量的模拟电厂真实情况,所以本文对控制系统的优化过程也适用于试车调试,对未来缩短试车调试周期、节约开支、降低风险等方面有一定的指导意义。(本文来源于《燃气轮机技术》期刊2016年01期）
硬件在回路中的仿真论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着电力电子系统开关频率越来越高,基于常规CPU处理器或数字信号处理器等传统仿真器难以满足高频、多开关电力电子系统实时仿真的精度要求。相比之下,FPGA(Field Programmable Gate Array)具有良好的并行数据处理能力、较高的时钟频率,优越的可重配置性和可扩展性,迅速成为电力电子系统实时仿真的首选。电力电子系统建模是影响硬件在回路(Hardware-in-the-loop,简称HIL)实时仿真系统性能的重要因素。由于传统建模方法难以高效地实现高频、多开关电力电子电路的实时仿真,需要提出建模改进方案。同时仿真精度与FPGA资源消耗之间的平衡也十分重要,其中变量字长、仿真步长对模型精度及FPGA资源消耗均有较大影响,但目前缺少详细的定量分析。因此,改进现有建模方法,定量选择满足建模精度要求的最小字长与最佳仿真步长以优化FPGA资源是多开关电力电子系统实时仿真领域的重要问题。本文详细研究、改进了ADC(Associated Discrete Circuit)建模方法与RON/ROFF建模方法,提出了基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。本文具体完成了以下工作:(1)以基于LC滤波的叁相逆变器为例,详细分析了ADC建模方法和RON/ROFF建模方法。对于ADC建模存在的开关震荡问题,提出了ADC参数优化方法提高模型精度。对于RON/ROFF建模变系统矩阵维数较大、占用过多FPGA资源的问题,提出了 RON/ROFF拆分建模法,并分别通过离线仿真验证了所提方法的正确性。最后详细比较了 ADC建模方法和RON/ROFF建模方法的特点及应用场合。(2)提出了基于信噪比概念的模型精度定量计算原理。首先介绍了量化误差和信噪比的基本概念,利用信噪比实现对模型精度的定量描述。结合电力电子变换器建模过程,分析了字长、量化误差与信噪比的关系,进一步推导了建模过程中的系数、信号和乘法运算的量化误差公式。为下一步提出实时仿真过程中FPGA资源优化策略奠定了理论基础。(3)提出了基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。结合电力电子电路建模过程,将上文提到的信噪比计算推广至矩阵运算中,详细分析了仿真步长、离散化误差与信噪比的关系。通过定量计算字长、步长与模型精度的关系,旨在选择满足模型精度的最小字长与最佳步长来优化FPGA资源。以基于LC滤波的叁相逆变器为例,分别将FPGA资源优化策略应用于ADC建模和RON/ROFF建模中,离线仿真结果证明了所提信噪比理论的正确性。(4)针对ADC建模和RON/ROFF建模两种方法,分别完成了基于LC滤波的叁相逆变器HIL实时仿真实验,另外给出多开关TNPC(T-type Neutral Point Clamped)电路应用RON/ROFF建模及FPGA资源优化策略的HIL实时仿真实验案例。实验结果验证了 ADC参数优化方法和RON/ROFF拆分建模法的可行性,同时通过FPGA资源消耗的对比结果证明了所提基于信噪比概念的FPGA资源优化策略。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
硬件在回路中的仿真论文参考文献
[1].王子硕.连续搅拌反应釜的硬件在回路实时仿真平台开发[D].吉林化工学院.2019
[2].袁佳琦.电力电子硬件在回路仿真系统建模及FPGA资源优化方法的研究[D].北京交通大学.2019
[3].陈韵,马清华,王根,苗昊春,刘琳.基于dSPACE的“硬件在回路”导弹控制系统设计与仿真[J].弹箭与制导学报.2019
[4].卢晓晖,张智超,李哲.基于dSPACE的汽车自动变速器换挡规律优化硬件在回路仿真[J].长春工业大学学报.2018
[5].李浩洋,李泽,郭源博,张晓华.考虑开关管开路故障的叁电平STATCOM建模与硬件在回路实时仿真[J].电工技术学报.2019
[6].李诚.永磁同步电机驱动控制系统硬件在回路半实物仿真平台研究[D].北京交通大学.2018
[7].武明康.半桥零电流隔离DC-DC变换器硬件在回路仿真系统[D].北京交通大学.2018
[8].丛岳,罗阳,刘贝.多小型无人机协同航迹规划及其硬件在回路仿真[C].探索创新交流（第7集）——第七届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）.2016
[9].许哲,魏鹏,牟晓华,杨帅.基于数据手套的仿生手硬件在回路仿真系统[J].机械设计与研究.2016
[10].刘月,蒋洪德,郭庆,黄玉柱.某重型燃气轮机硬件在回路仿真平台转速部分的搭建与仿真研究[J].燃气轮机技术.2016