[實用新型]超高速電磁推進控制半實物仿真系統

有效

• 申請號: 201822243659.6
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209514330U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 張慶杰;毛凱;張艷清;馬遜;郭永勇;鄒東升;陳松;蔡華;季旭;楊光;楊志鴻
• 申請（專利權）人: 中國航天科工飛航技術研究院（中國航天海鷹機電技術研究院）
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種超高速電磁推進控制半實物仿真系統，該系統包括開發主機、實時仿真目標機、IO擴展箱和變流控制器，開發主機運行仿真管理軟件RT?LAB，開發主機用于超高速電磁推進控制系統仿真模型的開發并生成可實時執行的模型代碼、仿真試驗管理以及試驗數據的監控記錄，實時仿真目標機用于接收并運行開發主機加載的可實時執行的模型代碼，變流控制器分別與實時仿真目標機以及IO擴展箱連接，變流控制器用于發出控制信號以及接收實時仿真目標機和IO擴展箱發出的信號。應用本實用新型的技術方案，以解決現有技術中缺乏超高速大功率變流器加直線電機系統的仿真模型以及仿真系統進行參數在線調整時需中斷模型仿真運行的技術問題。

技術領域

本實用新型涉及飛行器、超高速磁懸浮列車電磁推進控制技術領域，尤其涉及一種超高速電磁推進控制半實物仿真系統。

背景技術

當今，關于超高速電磁推進控制技術的研究與開發在國內外都處于快速發展之中。超高速電磁推進的基本原理是大功率變流器驅動控制大功率超高速直線電機，直線電機動子推動負載向前運動。隨著控制理論的發展以及對電磁推進系統性能要求的不斷提高，電磁推進控制單元需要實現的控制算法的復雜程度和可靠性日益加大。

超高速電磁推進控制技術在研發過程中需搭建真實的直線電機和變流器等試驗平臺，建設成本極高，后期受資金、時間、空間、人力等因素限制難于擴展。同時，試驗過程中功率器件的損壞、功率單元拓撲的更改等，又勢必造成更多成本的投入，最終影響研發效率。

基于仿真軟件+實時仿真機的半實物仿真系統作為被控對象的實時數字仿真平臺，給以超高速電磁推進控制技術等為代表性的控制技術研發開辟了新的途徑。半實物仿真系統一般包括實際的控制器和虛擬的仿真對象，兩者通過輸入輸出接口進行數據交互和通信，可實現對控制器軟硬件性能的全方位測試。這不僅能夠在軟件仿真中快速有效驗證工作原理正確性及準確性，還可進行與物理模型對接仿真，減少巨大的物理模型的投資，并大幅度降低試驗平臺建設成本。

現有的半實物仿真系統具有以下不足：1)由于仿真步長、半實物仿真系統架構及仿真機硬件條件的限制，實時仿真結果與真實樣機試驗數據對比會有較大的偏差，且參數在線調整時需中斷模型仿真的運行；2)一般只能夠處理常規的電力電子半實物仿真系統仿真模型，對于超高速大功率變流器加直線電機這種復雜多重系統沒有有效的解決方案；3)實時仿真機一般采用Linux操作系統，且需要對仿真系統具有較為深厚的理論基礎，在一定程度上增加了系統開發難度和周期，無法準確快速地驗證實物控制器。

實用新型內容

本實用新型提供了一種超高速電磁推進控制半實物仿真系統，能夠解決現有技術中缺乏超高速大功率變流器加直線電機系統的仿真模型以及仿真系統進行參數在線調整時需中斷模型仿真運行的技術問題。

根據本實用新型的一方面，提供了一種基于RT-LAB的超高速電磁推進控制半實物仿真系統，超高速電磁推進控制半實物仿真系統包括：開發主機，開發主機運行仿真管理軟件RT-LAB，開發主機用于超高速電磁推進控制系統仿真模型的開發并生成可實時執行的模型代碼、仿真試驗管理以及試驗數據的監控記錄；實時仿真目標機和IO擴展箱，實時仿真目標機分別與開發主機和IO擴展箱連接，IO擴展箱用于對實時仿真目標機的輸入輸出端口進行擴展，實時仿真目標機用于接收并運行開發主機加載的可實時執行的模型代碼；變流控制器，變流控制器分別與實時仿真目標機以及IO擴展箱連接，變流控制器用于發出控制信號以及接收實時仿真目標機和IO擴展箱發出的信號，實時仿真目標機和IO擴展箱根據變流控制器發出的控制信號模擬變流器的變流效果。

進一步地，超高速電磁推進控制系統仿真模型包括變流器功率單元模型、直線電機模型和數據同步模型。

進一步地，變流器功率單元模型和直線電機模型運行在實時仿真目標機上，數據同步模型運行在實時仿真目標機上，數據同步模型用于實現整個仿真過程的數據同步。