半实物仿真总结
1、系统：系统是指自然界存在的相互联系、相互制约、相互作用且按照一定规律运动的实
体组合系统。三要素包括：实体、属性、活动。系统按照人们对其内部特性了解程度分为：白色系统、黑色系统、灰色系统；按照产生原因分为：自然系统、工程系统；按时间分类：连续系统、离散事件系统。
2、仿真：系统仿真是根据相似原理建立系统模型，利用模型试验来研究系统的一种实验方
法。它利用一个模型来模拟实际系统内部发生的运动过程，以达到某种实际应用效果或者对系统动态性能的求解。根据物理时钟和仿真时钟分为：实时仿真、亚实时仿真、超实时仿真；根据模型分为物理仿真、数字仿真、半实物仿真。根据计算机：模拟计算机仿真、数字计算机仿真、混合计算机仿真。
3、模型：模型是为了研究系统性能而收集的与该系统有关的信息集合体，是系统某种特定
性能的一种抽象形式。分类：物理模型、数学模型。
4、半实物仿真是将物理仿真和数字仿真相结合的一种仿真技术。仿真回路中一部分是数字
模型，运行于数字计算机中，一部分是物理模型，直接接入仿真回路。它比数字仿真更接近于真实情况，又能解决一些物理仿真无法模拟的问题。
5、半实物仿真的关键技术：
总体技术：即指仿真系统的总体任务规划。
仿真模型的校核与验证技术：是保证系统仿真的逼真度和置信度的技术基础。
接口技术：对系统接口要求如下：实时性、准确性、抗干扰性、可靠性。
目标特性技术：研究在不同探测环境下，目标的电、光、声散射、辐射和传输特性。
运动特性仿真技术：模拟对象在空间的运动特性。
其余关键方针技术，包括气动负载特性仿真、视景仿真技术、大气环境仿真、卫星导航特性仿真。
6、程控飞行器主要参试部件：弹载计算机、惯组、舵机。其典型半实物仿真框图如下：
红外制导加红外目标模拟器、导引头、五轴转台（模拟目标和导弹间的相对运动）。
射频寻的加天线阵列（雷达目标模拟器）、微波暗室、雷达导引头、三轴转台。
7、仿真计算机是用于系统仿真的计算机，半实物仿真对仿真机的功能要求如下：实时性、计算速度的要求、外设与专用接口的要求、仿真软件的要求。
8、基于Matlab的仿真平台：RTW、dSPACE（功能设计和数学建模、建模并完成数学仿真、在RTI进行设置、完成实时C代码生成、编译、连接和下载、监控实时仿真的结果和运行状态。）、RT-Lab（打开模型、编辑模型、编译模型、分配节点、加载模型、模型运行、重置模型0）。
9、红外目标模拟器主要用于模拟目标本身和周围复杂背景的红外辐射特性、传输特性以及它们之间的对比度，并提供给红外探测系统进行复杂背景中目标的探测和识别。
10、红外目标模拟的分类：信号注入法，红外注入法。
11、红外目标与环境的仿真基于“相对等效”原理：
运动特性：目标-导弹视线角和角速度、接近速度和横向速度；背景、干扰相对目标的运动、目标位置和姿态的运动以及目标的机动；
几何特性：仿真目标与环境和真实目标与环境在红外导引头探测器上的像点或图像的形状、尺寸相同；
辐射特性：在红外导引头的工作波段内，仿真目标与环境和真实目标与环境在红外探测器上的辐射响应相同。
12、红外场景生成设备分类：红外点源模拟器，红外成像模拟器。
13、红外目标模拟设备工作原理：MOS电阻元阵列——电阻通电后温度升高产生红外辐射，辐射强度取决于其电流大小。特点：温度范围宽，适合高温、容易控制、无闪烁，不需同步电路，结构复杂、分辨率较低、较强的非线性非均匀性。IR-CRT——在电子束轰击下红外磷光体材料发射红外辐射。当被视频信号调制的电子束以光栅扫描方式轰击靶屏时，靶屏上就会产生与视频信号相对应的动态红外图像。特点：显示频率高、长波波段高分辨率、长波波段辐射能量较强、适合于凝视和扫描机制的红外探测器，辐射能量较低、荧光材料余辉时间影响。微反射镜目标模拟器——基本原理是接收外部视频信号，通过视频处理电路和DMD驱动电路输入DMD器件；用黑体辐射源均匀照射器件，利用DMD反射调制入射辐射产生红外热图像，生成的红外景像通过准直光学系统投射到被测试导引头的入瞳处，使红外景像与真实目标和背景在探测器上的像斑大小、辐射能量空间分布一致。特点：噪声极低、图像细节分辨率高、中波波段的能量辐射强、图像稳定，亮度均匀、能够达到较大的灰度等级，开关方式的模拟器，只能与凝视型的探测器、需要同步电路、在长波波段能量低。
14、转台的主要任务是通过转台各运动框架的旋转运动，模拟导弹在空中飞行时的姿态变化，复现飞行器角运动变化的规律。
15、转台按照动力能源分为：电动转台、液压转台、复合驱动转台；按转动自由度分为：单轴、双轴、三轴、五轴转台。组成包括：台体、电子控制机柜、能源系统。
16、转台的指标：负载安装尺寸及安装要求；负载条件、负载运动特性、伺服控制系统的动态范围、伺服控制系统的频率响应、伺服控制系统的静态特性。
17、转台组成：台体（底座、框架、伺服系统）、电子控制机柜（控制计算机、伺服控制系统、逻辑判断部件、电子安全保护）、能源系统。
18、
19、负载力矩仿真器用于模拟导弹飞行时舵面受到的负载力矩，分为：定点式负载力矩仿真器、随动式负载力矩仿真器。
20、负载力矩仿真器组成：台体（底座、力矩电机、私服系统、测量系统）、电子控制柜（控制计算机、伺服控制系统、逻辑判断部件、电子安全保护）、能源系统。
21、负载力矩模拟器的指标：最大负载力矩和力矩加载精度、负载惯量、输出轴的转角范围和角位置精度、负载尺寸、最大速度、跟踪精度、频率响应。
22、虚拟场景建模的步骤：建模资料准备、优化预处理、三维实体模型建立、纹理图片处理、数据结构优化、细节层次划分LOD、调试。
杨老师指定必考部分：
23、校核（Verification）保证模型从一种形式高精度地转换为另一种形式。模型校核保证正确的建模。
验证（Validation）保证模型在它的适用范围内以足够精度同建模和仿真对象保持一致。模
型验证保证建模与仿真代表真实对象的正确性。
确认（Accreditation）是指所有仿真工程及相应的可信性评估步骤完成后，接受由各方面专家组成的权威机构对其进行验收。从本质上讲，确认带有一点主观色彩
24、VV&A的一般过程（了解）：确定VV&A需求、确定VV&A需求、概念模型V&V、校核设计、仿真实现V&V、仿真结果验证、确认。
25、VV&A的技术分类：非正式技术(审计、桌面检查、文件检查、外观确认、验收、复查、图灵测试、预排 )、静态技术、动态技术、正式技术。
26、随机过程概念：是一连串随机事件动态关系的定量描述。
视场仿真和半实物仿真框架部分缺失
车辆综合的半实物仿真平台解决方案设计设计
车辆综合半实物仿真平台解决方案 车辆综合电子电气系统涉及到电子、总线、控制、人机交互等多个领域，功能复杂，研制难度大，研制单位往往缺乏系统级的验证平台。本方案依托国内外先进的开发工具（Tesis、Altia）以及自主研发的软硬件系统（HiGale），采用基于模型的设计理念，构建了车辆综合半实物仿真实验室，能够高效的解决用户复杂的电子系统仿真和测试的问题。 平台技术挑战 为车辆综合电子系统提供半实物仿真验证环境，以适应不同型号不同研制周期的综合电子系统设计验证、功能验证及性能测试的需要。平台建设的主要挑战如下： ?完整实现虚拟车辆动力传动系统、控制系统、车辆电器及防护系统四大系统的实时模型?通过真实物理信号实现虚拟车辆系统与综电系统的信号交换 ?系统具备故障注入功能，实现综电系统的故障注入测试及诊断功能测试 ?实现系统的友好人机交互、自动测试以及虚拟车辆运动三维及乘员视景 ?实现车际通讯指挥控制的仿真测试 平台解决方案
车辆综合半实物仿真平台按功能可划分为仿真控制中心、虚拟车辆、信号适配及故障注入系统、人在环系统四大部分。 在以上四大系统开发建设中，包含了很多先进的工具、开发流程及恒润多年积累的核心技术，主要包括：高性能仿真机系统、定制的硬件系统、定制模型开发、先进的人机交互终端解决方案、三维视景软件、实验管理系统软件等。 ?仿真控制中心 仿真控制中心为半实物仿真平台的管理中心，负责提供人机交互界面、电源管理、系统管理及仿真过程管理，可将仿真数据生成三维实时动画软件，并通过显示设备给予实验人员真实被控系统运动情况显示。
?虚拟车辆 虚拟车辆为仿真平台的核心，提供基于实时仿真计算机系统的动力系统、武器系统、电器系统、防护系统、环境系统的实时模型，并连接各种真实电器设备，包括控制开关、电控单元及各类执行设备，为电子控制系统提供了闭环测试环境、各类负载及显示环境。 ?虚拟实时仿真系统 虚拟实时仿真系统采用了国外仿真机和恒润自主研发的实时仿真机HiGale。其中，HiGale实时仿真系统基于高实时性、高可靠性的操作系统，提供了兵器行业专用的板卡，同时能够实现自动化测试的功能。 ?实时车辆仿真模型 实时车辆仿真模型是整个半实物仿真系统的核心，依靠先进的建模方法和丰富的建模经验，搭建了装甲车辆模型、伺服电机系统模型、武器系统模型以及三防系统模型。 ?信号适配及故障注入系统 信号适配及故障注入设备是半实物仿真系统与测试环境间的接口，不但提供了各种输入/输出信号的调理、负载模拟功能，同时也提供了进行常见电气故障注入的功能以及用于系
半实物仿真简介
半实物仿真平台简介 2.1组成 半实物仿真平台主要由主控计算机、仿真计算机、控制计算机（原型机）、A/D接口、D/A接口及相关能源设备、记录设备等组成，如图1所示。 其中被控对象采用数学仿真，由dSPACE仿真计算机通过软件实现；控制计算机用仿真实物实现，即用dSPACE标准组件作为控制计算机的快速原型机，实现控制计算机功能；仿真计算机通过A/ D、 D/A等输入输出口与控制系统实物相互，实现数字控制器与外界设备的信息交换。输入和输出信息分别从转接口和dSPACE引出，通过记录仪进行记录。 2.2主控计算机 主控计算机是整个仿真系统的上位机，采用有多个ISA总线的工控机，安装MATLAB6.5系列软件、dSPACE软件，用于构建控制系统Simulink框图、进行系统参数优化和数字仿真、控制仿真过程、编译下载仿真软件、输入输出仿真结果等。 根据控制系统设计和建模结果，利用MATLAB/Simulink构建系统数字仿真框图，进行数字仿真和控制参数优化。在数字仿真的基础上，利用dSPACE提供的RTI软件，将被控对象的Simulink框图生成实时代码并自动下载到dSPACE仿真计算机中；将控制器控制方程的Simulink框图生成实时代码并自动下载到dSPACE快速原型机中。
用dSPACE提供的综合试验与测试环境软件ControlDesk、自动实验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion等实现试制和参数测量。该软件环境可以方便地实成、下载和试验调试等工作。 2.3仿真计算机 用dSPACE标准组件系统DS1005PPC处理器板作为仿真计算机，用以模拟被控对象。DS1005PPC处理器与主控机之间用光缆连接交换数据。 DS1005PPC板主频480MHz；片内数缓存均为32KwordS；通过32位PHS总16块I/O板，通过ISA总线与主机进行并具有相当强的计算能力。由于PHS总线实时应用设计，所以它不存在其他外部传输协议的总线所存在的内含软件问题。 2.4控制原型机 在数字控制系统的控制计算机实物以前，dSPACE提供了良好的仿真实物。dSPACE单板系统DS1103控制器板作为用来实现控制器的控制算法。 DS1103板卡把处理器和I/O集成到一块板子上，形成一个完整的实时仿真系统。使用时将DS1103插到主控计算机ISA槽，通过I SA总线与主控机和仿真机交换数据。用这种板卡作为控制计算机的原型机可以完全模拟数字控制算法，大大缩短研制周期。 2.5输入输出接口 为了满足半实物仿真需要，采用了D转换板和DS2103 D/A转换板
RINSIM仿真平台与S2000虚拟实物系统接口软件的设计与开发
Nuclear Science and Technology 核科学与技术, 2019, 7(3), 91-97 Published Online July 2019 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/fb3888870.html,/journal/nst https://https://www.wendangku.net/doc/fb3888870.html,/10.12677/nst.2019.73013 The Design and Development of Interface Software between RINSIM Simulation Platform and S2000 Emulation System Fei Li, Wei Feng, Kan Zhang, Zhigang Hua, Yongyong Yang China Nuclear Power Operation Technology Corporation, LTD., Wuhan Hubei Received:June 19th, 2019; accepted: July 4th, 2019; published: July 11th, 2019 Abstract The RINSIM simulation platform is based on the Windows/Linux environment and widely used in various domestic nuclear power plants, nuclear power plant simulators, engineering simulators, and design simulation verification platforms. It can provide nuclear power simulation development, operation and maintain the whole life support. S2000 is the application of the power plant distributed control system (DCS) T2000 on the simulator. It can realize stimulation and emulation in FSS. This paper introduces the function and design implementation of the interface software based on RINSIM simulation platform and S2000. In the development process, the method of object-oriented modeling and modular program design was adopted. Using Visual Studio 2010 and UML as development tools, multi-threaded, Socket network communication and other technologies were used to realize Simulator Control Functions and data transfer between RINSIM simulation platform and S2000. Keywords RINSIM Simulation Platform, S2000, Socket Communication, UML RINSIM仿真平台与S2000虚拟实物系统接口软件的设计与开发 李飞，冯蔚，张侃，华志刚，杨勇勇 中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北武汉 收稿日期：2019年6月19日；录用日期：2019年7月4日；发布日期：2019年7月11日
半实物仿真
dSPACE实时仿真系统介绍 2010-06-11 15:24:04 来源：与非网 关键字：dSPACE实时仿真系统硬件在回路 dSPACE简介 dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台，实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接。dSPACE实时系统拥有实时性强，可靠性高，扩充性好等优点。dSPACE硬件系统中的处理器具有高速的计算能力，并配备了丰富的I/O支持，用户可以根据需要进行组合；软件环境的功能强大且使用方便，包括实现代码自动生成/下载和试验/调试的整套工具。dSPACE软硬件目前已经成为进行快速控制原型验证和半实物仿真的首选实时平台。 实现快速控制原型和硬件在回路仿真 RCP(Rapid Control Prototyping)—快速控制原型 要实现快速控制原型，必须有集成良好便于使用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试工具。 dSPACE 实时系统允许反复修改模型设计北京汉阳，进行离线及实时仿真。这样，就可以将错误及不当之处消除于设计初期，使设计修改费用减至最小。 使用 RCP 技术，可以在费用和性能之间进行折衷；在最终产品硬件投产之前，仔细研究诸如离散化及采样频率等的影响、算法的性能等问题。通过将快速原型硬件系统与所要控制的实际设备相连，可以反复研究使用不同传感器及驱动机构时系统的性能特征。而且，还可以利用旁路（ BYPASS ）技术将原型电控单元（ ECU ： Electronic Control Unit ）或控制
器集成于开发过程中，从而逐步完成从原型控制器到产品型控制器的顺利转换。 RCP 的关键是代码的自动生成和下载，只需鼠标轻轻一点，就可以完成设计的修改。 HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)—半实物仿真 当新型控制系统设计结束，并已制成产品型控制器，需要在闭环下对其进行详细测试。但由于种种原因如：极限测试、失效测试，或在真实环境中测试费用较昂贵等nc.qoos.ipi，使测试难以进行，例如：在积雪覆盖的路面上进行汽车防抱死装置（ ABS ）控制器的小摩擦测试就只能在冬季有雪的天气进行；有时为了缩短开发周期，甚至希望在控制器运行环境不存在的情况下（如：控制对象与控制器并行开发），对其进行测试。 dSPACE 实时仿真系统的 HIL 仿真将助您解决这一问题。 dSPACE开发流程 开发人员在进行控制系统开发时，常常需要同时面临许多难以解决的问题，而开发的时间却要求愈来愈紧迫。因此，只有高度集成的系统才能满足这一切要求， dSPACE 系统设计不仅仅是进行控制方案的设计和离线仿真，还包括实时快速控制原型、已验证的设计向产品型控制器的转换和硬件在回路测试。 dSPACE 为 RCP 和 HILS 提供了一套计算机辅助控制系统设计的工具 -CDP （ Control Development Package ）。 CDP 主要基于下列工具：MathWorks 公司 Simulink ：用来进行基于方框图的离线仿真 MathWorks 公司 Real-Time-Workshop: 用来从方框图生成 C 代码 dSPACE 公司 Real-Time Interface (RTI): 用来产生与硬件系统相关的代码，使代码可以在单处理器 / 多处理器目标系统中运行 dSPACE 系列软件工具：用来对闭环试验进行交互操作(自动/手动)
半实物仿真技术发展综述
半实物仿真技术发展综述 1、半实物仿真技术 1.1半实物仿真系统定义 半实物仿真，又称为硬件在回路中的仿真(Hardware in the Loop Simulation)，是指在仿真实验系统的仿真回路中接入部分实物的实时仿真。实时性是进行半实物仿真的必要前提。 半实物仿真同其它类型的仿真方法相比具有经济地实现更高真实度的可能性。从系统的观点来看，半实物仿真允许在系统中接入部分实物，意味着可以把部分实物放在系统中进行考察，从而使部件能在满足系统整体性能指标的环境中得到检验，因此半实物仿真是提高系统设计的可靠性和研制质量的必要手段。 1.2 半实物仿真的先进性及其特点 半实物仿真技术自20世纪60年代问世直到目前美国研制航天飞机，始终盛行不衰。美国大多数国防项目承包商都有一个或多个半实物仿真实验室，这些实验室代表了当前世界先进水平。其先进性体现在： (1) 有高速高精度的仿真机； (2) 有先进完备的环境模拟设备。国内半实物仿真技术在导弹制导、火箭控制、卫星姿态控制等应用研究方面也达到了较高水平。 半实物仿真的特点是： (3) 在回路中接入实物，必须实时运行，即仿真模型的时间标尺和自然时间标尺相同。 (4) 需要解决控制器与仿真计算机之间的接口问题。 (5) 半实物仿真的实验结果比数学仿真更接近实际
1.3半实物仿真系统的基本组成与原理 半实物仿真系统属于实时仿真系统。它是一种硬件在环实时技术，把实物利用计算机接口嵌入到软件环境中去，并要求系统的软件和硬件都要实时运行，从而模拟整个系统的运行状态，如图2所示。实时系统由以下几部分组成。 (1)仿真计算机 仿真计算机是实时仿真系统的核心部分，它运行实体对象和仿真环境的数学模型和程序。一般来说，采用层次化、模块化的建模法，将模块化程序划分为不同的速率块，在仿真计算机中按速率块实时调度运行。对于复杂的大型仿真系统，可用多台计算机联网实时运行。 (2)物理效应设备 物理效应设备的作用是模拟复现真实世界的物理环境，形成仿真环境或称为虚拟环境。物理效应设备实现的技术途径多种多样，方案之一是采用伺服控制回路，通过伺服控制回路控制形成相应的物理量，方案之二是在已储存好的数据库中搜索相应的数据，转化为相应的物理量。 (3)接口设备 仿真计算机输出的驱动信号经接口变换后驱动相应的物理效应设备。接口设备同时将操作人员或实物系统的控制输入信号馈入仿真计算机。 半实物仿真系统原理框图如图1所示。在仿真计算机中通过对动力学系统和环境的数学模型解算，获得系统和环境的各种参数。对半实物仿真系统，这些参数通过物理效应设备生成传感器所需要的测量环境，从而构成完整的闭环仿真系统。物理效应设备是实现仿真系统所需要的中间环节，它的动态特性、静态特性和时间延迟都将对仿真系统的置信度和精度产生影响，应该有严格的相应技术指标要求。
半实物仿真平台的研究和实现
面向VxWorks的半实物仿真平台的研究和实现 第六图书馆 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。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。半实物仿真 VxWorks Simulink计算机工程王子健 张军 罗喜伶北京航空航天大学电子信息工程学院,北京1000832007第六图书馆 第六图书馆 https://www.wendangku.net/doc/fb3888870.html,
第六图书馆https://www.wendangku.net/doc/fb3888870.html,
项目名称半实物仿真平台
一、项目名称：半实物仿真平台 二、招标数量：1套 三、技术参数 1.8槽机箱，PXIe总线形式； 2.*CPU：Intel i7四核CPU 2.6GHz每核, 实时操作系统，4GB内存，8GB系统 带宽； 3.电力电子HIL 应用功能； 3.1.*实时仿真FPGA芯片：Xilinx K7-160T； 3.2.*IO：同步模拟输出 16通道1MS/s,16bits,+-10V；同步模拟输入 16 通道500KS/s,16bits,+-10V；数字输入72通道，10MHz，3.3V TTL；数字输 出16通道，10MHz，3.3V TTL； 3.3.*支持任意电力电子拓扑搭建； 3.4.*不需要手动分割模型； 4.电机实时仿真功能； 4.1.*通用电机系统的实时仿真：支持Simulink通用电机； 4.2.*自定义电机实时仿真：支持基于Simulink/LabVIEW自定义的电机 仿真可实现在CPU或者FPGA上； 4.3.*非线性电机实时仿真：支持JMAG 搭建的三相永磁同步电机实现在 FPGA上； 4.4.*非线性电机仿真FPGA芯片：Xilinx K7-325T； 4.5.非线性电机实时仿真IO：同步模拟输出 18通道 1MS/s,16bits,+-10V；同步模拟输入6通道1MS/s,16bits,+-10V；数字输入32 通道，10MHz，3.3V TTL；数字输出8通道，10MHz，3.3V TTL； 4.6.能做自闭环； 4.7.*FPGA仿真不需要编译过程； 4.8.*FPGA上的实时仿真拓扑大小：40个关键元件（L，C，开关，电源）； 4.9.*FPGA实时仿真步长：250ns-1.25us； 4.10可扩展，扩展性好，可升级solver，也可升级硬件板卡扩展；
半实物仿真工厂
半实物仿真工厂 1意义 传统对于全流程工艺装置的实训一般采用真实工厂装置参观学习及建设小试、中试装置进行投料的实操实训方式。对于真实工厂装置，受训人员在工厂基本仅限于认知实习；对于走料的小试、中试却也难以满足各类实操的需求，这些问题包括： ?走料装置很难模拟复杂过程； ?投料成本过高，不适合大量受训人员进行训练； ?高温、高压对装置要求过高，容易造成危险； ?耗能巨大，造成装置长期停滞； ?装置大小限制正常工艺； ?产品和副产物难以处理，且尾气、废水排放造成环境问题。 以煤化工（为例）实际工厂为原型的半实物仿真工厂，可根据实训中心场地情况，设备装置参照真实工业现场的实际情况按一定比例缩小进行设计，设计在贴近工业实际的同时也较好的符合实训中心的实际情况。受训人员在设备装置上可进行正常的外操训练，完成在实物装置上的正常操作、冷态开车、正常停车和各种生产故障处理操作等培训，直观深刻地体验工厂生产的过程、原理及操作规程。 煤化工仿真软件对真实工厂的生产全过程进行高精度的动态模拟。仿真软件针对工艺装置进行模拟，与真实DCS系统软件进行无缝集成。受训人员在真实DCS软件的操作员界面上进行内操训练，全面了解各类传感器、连锁和控制策略。 下图为半实物仿真工厂实例图：
2部署方式 半实物仿真工厂培训室所部署的系统为在线仿真系统，即包括实物对象装置、仿真软件、仿真仪表和DCS硬件及电气系统（详细框架介绍可查看第3节：系统框架）。在线仿真系统可实现仿真软件与现场实物的数据交互，实现内外操协同操作。 为方便教学，满足大量学生同时培训和平时训练，除了配置软硬件的培训室，半实物仿真工厂也会伴随一个仿真培训室。仿真培训室用于部署离线仿真系统，即为单纯的仿真软件系统。离线仿真系统界面操作除了包含在线系统的DCS流程界面外，还增加了现场界面用来模拟对象装置的现场设备，将对象设备中的操控转移到软件界面的操作。 受训人员可以脱离工艺流程实物装置进行离线仿真培训，也可基于工艺流程实物装置进行在线仿真实训。 2.1在线仿真系统 半实物仿真工厂的在线部分部署方式在区域上可分为2大部分： 1)半实物设备区 ?实物：完全实现工厂工艺过程按比例缩小设计工艺实操/实训对象（实物对象装置）
半实物仿真总结
1、系统：系统是指自然界存在的相互联系、相互制约、相互作用且按照一定规律运动的实 体组合系统。三要素包括：实体、属性、活动。系统按照人们对其内部特性了解程度分为：白色系统、黑色系统、灰色系统；按照产生原因分为：自然系统、工程系统；按时间分类：连续系统、离散事件系统。 2、仿真：系统仿真是根据相似原理建立系统模型，利用模型试验来研究系统的一种实验方 法。它利用一个模型来模拟实际系统内部发生的运动过程，以达到某种实际应用效果或者对系统动态性能的求解。根据物理时钟和仿真时钟分为：实时仿真、亚实时仿真、超实时仿真；根据模型分为物理仿真、数字仿真、半实物仿真。根据计算机：模拟计算机仿真、数字计算机仿真、混合计算机仿真。 3、模型：模型是为了研究系统性能而收集的与该系统有关的信息集合体，是系统某种特定 性能的一种抽象形式。分类：物理模型、数学模型。 4、半实物仿真是将物理仿真和数字仿真相结合的一种仿真技术。仿真回路中一部分是数字 模型，运行于数字计算机中，一部分是物理模型，直接接入仿真回路。它比数字仿真更接近于真实情况，又能解决一些物理仿真无法模拟的问题。 5、半实物仿真的关键技术： 总体技术：即指仿真系统的总体任务规划。 仿真模型的校核与验证技术：是保证系统仿真的逼真度和置信度的技术基础。 接口技术：对系统接口要求如下：实时性、准确性、抗干扰性、可靠性。 目标特性技术：研究在不同探测环境下，目标的电、光、声散射、辐射和传输特性。 运动特性仿真技术：模拟对象在空间的运动特性。 其余关键方针技术，包括气动负载特性仿真、视景仿真技术、大气环境仿真、卫星导航特性仿真。 6、程控飞行器主要参试部件：弹载计算机、惯组、舵机。其典型半实物仿真框图如下： 红外制导加红外目标模拟器、导引头、五轴转台（模拟目标和导弹间的相对运动）。 射频寻的加天线阵列（雷达目标模拟器）、微波暗室、雷达导引头、三轴转台。 7、仿真计算机是用于系统仿真的计算机，半实物仿真对仿真机的功能要求如下：实时性、计算速度的要求、外设与专用接口的要求、仿真软件的要求。 8、基于Matlab的仿真平台：RTW、dSPACE（功能设计和数学建模、建模并完成数学仿真、在RTI进行设置、完成实时C代码生成、编译、连接和下载、监控实时仿真的结果和运行状态。）、RT-Lab（打开模型、编辑模型、编译模型、分配节点、加载模型、模型运行、重置模型0）。
基于Matlab的随动系统半实物仿真平台设计
第27卷第6期2006年12月 青 岛 科 技 大 学 学 报 Jour nal of Qing dao University of Science and T echno logy V ol.27No.6Dec.2006 文章编号:1672-6987(2006)06-0540-03 基于Matlab 的随动系统半实物仿真平台设计 隋树林,于 镭,邵 巍 (青岛科技大学自动化与电子工程学院,山东青岛,266042) 摘 要:设计了一种基于M atlab 与DSP 的随动系统仿真平台。系统利用Matlab 对 DSP 端口进行访问,并对实时数据进行分析、处理和显示。软件部分采用Matlab 进行程序编写,发挥了M atlab 强大的数据处理功能,克服了VC 与M atlab 混合编程工作量大,结构复杂的缺点,又弥补了单独用VC 编程处理数据能力弱的不足,较好的实现了对随动系统的半实物仿真和校验。 关键词:M atlab;DSP;随动系统;半实物仿真中图分类号:T P 211 文献标识码:A Design of Tracking S ystem Hardware -in -loop Simulation Platform Based on Matlab SUI Shu -lin,YU Lei,SHAO Wei (College of Automation and Electronic Engin eering,Qin gdao University of S cience and Technology,Qin gdao 266042,C hina) Abstract:T he design of a tracking sy stem simulation platfo rm based on M atlab and DSP is pr esented in this paper.In the sy stem,M atlab is used to access DSP por t,analyze and process the rea-l tim e data as w ell as show the results.In order to overco me the sho rtcom ing of complex structure and make up the w eakness on processing data using VC lang uag e only,the softw ar e of the sy stem is progr am med w ith M atlab that has pow -er ful functio n to pro cess data.This system has been tested using hardw are -in -lo op sim -ulation and a go od result has been achieved. Key w ords:M atlab;DSP;tracking system;hardw are -in -lo op simulation 半实物仿真是计算机在进行仿真时引入部分硬件实物进行软硬结合的仿真,是对各种复杂控制系统进行初步测试的常用方法。本工作将Matlab 引入到随动系统仿真回路中进行半实物仿真,并对控制参数进行在线调整,改善系统的性能,为系统的开发和校验提供了一个良好的平台。 1 系统结构 基于M atlab 串口操作的实时PID 参数调节随动系统的结构见图1。 图1 系统结构图Fig.1 S ystem stru cture 操作指令、PID 参数、采样频率、点数以及运动模式等参数由Matlab 的交互式界面通过串口传入DSP,DSP 结合主动、从动电机经过位置编 收稿日期:2005-12-02 作者简介:隋树林(1958~),男,教授.