复杂机电液系统的半实物仿真解决方案

hirain

        大型复杂机电液系统的仿真和测试涉及多种学科, 如机械、电子、液体和控制等等, 学科之间关系复杂，是典型的多学科交叉耦合问题。构造复杂机电液系统的半实物仿真测试平台，可以导入各类专业模型，通过其开放的接口与各类测试系统进行集成，其功能覆盖V 模式现代开发流程中数学仿真、快速原型、硬件在环、系统集成、联调测试与故障注入的各个阶段的任务，以及不同阶段的快速迭代转换，是产品从以往面向功能实现到当前着重系统性能飞跃的高品质设计、开发和验证的理想解决方案。

然而，搭建复杂机电液系统的半实物仿真平台，面临一系列技术难点：
• 专业要求高，需要机械、液压、电气、控制等多学科建模工具联合仿真
• 机电液模型很复杂，物理元件、高阶、动态响频高
• 很多仿真机不支持机电液模型下载，联合仿真模型难以转换成实时模型
• 模型大而硬件性能有限，实时仿真步长难以满足 us级要求
• 模型简化及校验方法及能力不足，实时仿真达不到预期效果
      

        润科通用针对上述技术难点，基于多学科建模技术、模型简化技术、高性能并行实时仿真平台，提出了完整的复杂机电液系统半实物仿真解决方案。





解决方案
总体方案
        机电液系统的半实物仿真测试平台利用多种专业软件Matlab/Simulink、Dymola、AMEsim、SimPack、Proosis 搭建各个部件模型，经过简化和实时化处理，分成多个系统分别运行在实时操作系统中。该解决方案关注分系统仿真和整体系统的交互式仿真，解决不同实时步长问题，能更好地实现半实物的仿真验证。



主要特点
• 集成 Matlab/Simulink、Dymola、AMESim、Proosis 等多学科系统仿真工具，支持机电液系统的仿真建模
• 采用支持强实时、多任务、多学科、多速率、多处理器、多模型的高性能实时计算平台，支持机电液联合仿真模型的实时下载及us 级实时仿真步长运行
• 对分立式机电控制系统或分布式机电综合管理系统，提供控制器原型开发平台，支持机电控制律早期验证
• 提供各种总线 / 非总线激励接口，支持机电控制软件和机电控制软硬件的各个子模块开环静态测试与功能验证
• 能够实现数值仿真（利用 CAD、CAE 分析工具仿真结果进行模型校验）、试验数据标定（实测得到部分元件性能结果，标定元件的性能参数，从而提高整体系统仿真的精度）等模型校验功能



关键技术
• 专业建模、多实时系统联合仿真
• 模型简化：状态统计、活性指数、特征值分析及模态分析、实时化要求
• 模型校验：数值仿真（利用 CAD、CAE 分析工具仿真结果进行模型校验）、试验数据标定（实测得到部分元件性能结果，标定元件的性能参数，从而提高整体系统仿真的精度）


应用& 案例
航空工业某厂机轮刹车半物理仿真试验平台
        航空工业某厂机轮刹车半物理仿真试验平台包括仿真机在内的半实物仿真平台及机轮速度仿真设备，对刹车控制盒实现综合仿真测试，通过三维视镜对仿真中的飞机刹车过程进行动态的显示。该平台可实现刹车控制盒为实物，液压管路、飞机和飞机机轮为仿真模型的半实物仿真模式，完成地面刹车过程中刹车控制盒的仿真测试；也可实现刹车控制盒、液压系统、轮速传感器为实物，飞机机轮为仿真模型的半实物仿真模式，对刹车控制盒、液压系统的综合仿真测试；还可实现压系统、机轮、轮速传感器为实物，对控刹车制算法的验证测试。