分布式半实物仿真平台设计
一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台研究和实现
第13卷第3期系统仿真学报 Volume 13 Number 3 2001年5月JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION May 2001 文章编号南京邮电学院计算机科学与技术系 摘 要采用了虚拟现实技术首先确定了该平台的功能和目标提出了面向对象的仿真系统软件开发模式最后对涉及到的关键技术进行了阐述在这个平台上关键词TP391.9 文献标识码ＮＵＰＴAfter discussion of some shortages of the simulation languages and software, this paper provides o ne distributed semsim(semi-physical simulation) platform based on virtual reality. According to the target of this platform, some research work is introduced, including the architecture of this platform, the object-oriented development model, the steps of simulation and some key technologies. Making full use of the software tools that the well-known software corps provide, we can develop a distributed semsim system fast and flexibly. Our test system also proved so.Keywordsϵͳ·ÂÕæÒòΪ¿ÉÒÔ½â¾ö¶Ô¸´ÔÓϵͳµÄÔ¤²â·ÖÎöºÍÐÔÄÜÆÀ¼ÛµÈÎÊÌâÈçÉú²ú¹ÜÀí¹úÃñ¾-¼Ã“仿真是一个基于模型的活动”ϵͳ·ÂÕæ¼¼ÊõÑо¿Ö÷Òª¼¯ÖÐÔÚϵͳģÐÍÃèÊöϵͳģÐÍÃèÊöÖ÷Òª²àÖØÓÚ¶Ô¸÷ÖÖÄ£ÐÍÃèÊö·½·¨µÄÑо¿ÎÒÃÇ¿ÉÒÔÓÃÒ»¸öͨÓü¯ºÏ½á¹¹Ä£ÐÍ来描述一个系统[1]X为输入集为输入段集Y为输出集为输出函数如面向对象技术数据库技术虚拟现实技术等界面美观的仿真收稿日期王绍棣（１９４２－）教授１９９１年获江苏省高等学校优秀共产党员称号， 目前研究方向为计算机在通信中的应用并行处理技术和多媒体技术等仿真分析主要将各种先进的理论和方法人工智能等1.2 虚拟现实虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统通过视觉触觉等作用于用户从根本意义上说但由于当前计算机技术的限制目前虚拟现实技术主要侧重于解决几个方面问题[2](2)三维虚拟声音也制造了一些虚拟现实系统坐舱式虚拟现实系统和沉浸式虚拟现实系统等那就是“虚拟性”¶ø·ÇÏÖʵÊÀ½çÕæʵµÄËõ΢ĿǰÐéÄâÏÖʵ»¹Ö»ÊÇÒ»¸öÆ𲽽׶ζø²àÖØÓÚ¶ÔÏÖʵÊÀ½ç³¡¾°µÄÈýάÐéÄâÖع¹·ÂÕæÈí¼þºÍ·ÂÕæÓïÑÔÊÇÀûÓüÆËã»ú¶Ôϵͳ½øÐзÂ系 统 仿 真 学 报 2001年5月• 382 •真的基础GPSSQ-GERTSIMSCRIPTMatrixx 和MATLAB 等也即传统仿真语言和软件本质上侧重于对公式1的计算机数值求解Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ公式1中的Y 输出但这些功能相对较弱一些特殊的仿真领域航空航天等领域要求在仿真过程中分布式控制针对这些传统仿真语言和软件的不足结合近年来发展比较迅速的计算机网络技术3 基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台3.1 功能和目标“基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台”¾ÍÊÇÌṩһ¸ö·Ö²¼Ê½¼¯³É·ÂÕæƽ̨һ¸ö²úÆ·»òÕßÒ»¸öʼþËùν°ëʵÎï·ÂÕæ²¢ÔÚ¼ÆËã»úÉϼÓÒÔʵÏÖÓÉÓÚÕⲿ·ÖµÄÊýѧģÐͽ¨Á¢±È½ÏÀ§ÄÑ·ÂÕæµÄʱºò½«ÕâÁ½¸ö²¿·ÖÁ¬½ÓÆðÀ´Íê³É¶ÔÕû¸öϵͳµÄ·ÂÕæÒªÇó¶ÔʵÎïϵͳ½øÐÐ׼ȷµÄÄ£ÐÍÃèÊö实时性ÒªÇó¶Ô·ÂÕæ½á¹ûÓÐÈýά³¡¾°ÏÔʾ分布式ÒªÇó¶ÔÒÑÓвúÆ·ºÍÈí¼þµÄÓлú¼¯³ÉÎÒÃÇͨ¹ý¾ÖÓòÍø°Ñ·ÂÕæϵͳµÄ¸÷¸ö²¿·ÖÁ¬½Ó³ÉÒ»¸ö¼¯³ÉµÄ·ÂÕæ»·¾³ÆäÖпØÖÆÆ÷ÓÉʵÎï¼ÝÊ»²ÕµÈÓë¿ØÖÆÊý¾Ý²É¼¯·þÎñÆ÷Á¬½Ó²¢Í¨¹ý¾ÖÓòÍø·¢ÍùÄ¿±ê·ÂÕæ»ú·ÂÕæ¿ØÖÆÖ÷»úÊÇÕû¸ö·ÂÕæƽ̨µÄ¿ØÖÆÖÐÐÄÐ-µ÷Õû¸ö·ÂÕæ¹ý³Ì²úÉúÕû¸öϵͳµÄ·ÂÕæʱÖÓ²¢°Ñ·ÂÕæÊä³ö½á¹û·¢Íù³¡¾°¿ØÖÆ·þÎñÆ÷Çý¶¯³¡¾°Êý¾Ý½øÐжàͨµÀÈýά³¡¾°ÏÔʾ从图1我们可以发现与传统的仿真平台相比使得仿真系统的结果能够以更加直观便于对仿真结果进行分析我们从面向对象的软件开发方法学出发对象针对图1中半实物仿真平台拓扑结构图如图2这些组件封装了本组件的主要的功能这些接口具有跨过局域网进行网络通信的能力因此这些接口可以在不同的平台上平滑的移植由于采用了组件化技术这大大增强了在此平台上开发不同仿真系统的软件可重用性在对现实世界进行仿真之前首先必须对实物系统进行分析获得实物系统的先验知识和必要的测试数据目标仿真机（ＡＣ－１０４等控制器局域网立体声声效图1 分布式半实物仿真平台的拓扑结构图第１３卷第３期 王绍棣等这是形式化建模的主要任务就可以按组件化软件开发模式对实物系统进行仿真建模在仿真建模过程中除了大量使用仿真平台提供的标准功能模块之外在对仿真模型校验无误之后数字仿真是对实物系统中能够用数学关系描述的部分进行数学仿真使得我们能够对数字仿真结果进行直观的观察和分析在数字仿真完全成功之后在对目标仿真机和网络配置后就可以进行半实物仿真因此在仿真过程中需要反复调试在半实物仿真成功后文档工作也是十分必要的使得我们在半实物仿真过程中可以感受到多通道的三维场景显示和立体声等多媒体效果3.4 关键技术的实现3.4.1 软件集成技术考虑到仿真系统开发的复杂性和周期性在系统建模方面我们主要采用了windriver 公司的Matrixx 仿真软件来完成系统的仿真并且能够方便的进行数字仿真在三维场景建模声音仿真中使用Vega 软件可以快速的创建各种实时交互的三维环境SocketÊÇ¿ÉÒÔ±»ÃüÃûºÍÑ°Ö·µÄͨÐŶ˿ÚÎÒÃÇÔÚ¸÷¸ö²¿¼þͨÐŽӿڵÄʵÏÖÉϲÉÓÃÁËÃæÏòÁ¬½ÓµÄSocket·ÂÕæϵͳ¸÷¸ö×é¼þÖ®¼ä½»»»µÄÊý¾Ý¶¼´øÓÐʱ¼ä´Á3.4.3 通用串行总线接口我们采用通用串行总线Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ ＢｕｓUSB 是一种总线标准扩展方便支持热插拔等特点控制数据采集服务器通过USB 接口完成对控制器数据的实时采集与格式转换3.2节在仿真平台拓扑结构图中我们采用专门的目标仿真机来产生整个系统的仿真时钟但在一些实时性精度要求不是太高的场合我们采用的Matrixx 系统仿真软件提供了基于PC 机的数字仿真环境基于PC 平台来达到一个低精度的实时仿真保证每一个显示通道都能随机并发接入并且在加入后能够在下一显示帧上和其他显示通道保持同步4 实验系统的实现使用这个半实物仿真平台见图4特别的ＵＣＢ见图4中Matrixx System Build 建模部分图5是控制器采集数据服务器用户界面为了分析这个系统的实时性可信否图3 系统仿真的一般步骤系 统 仿 真 学 报 2001年5月• 384 •的迟延因此我们重点测试本实验仿真系统对网络带宽的要求(可以参照表1)立体声声效ＳＧＩ ＶｉｓｕａｌＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎＳＧＩ ＶｉｓｕａｌＷｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ图4 飞机模拟驾驶的仿真系统结构图图5 控制器采集数据服务器用户界面图6 数字仿真结果三维场景显示从表1可以我们发现实时仿真需要总的带宽大致为200Kbyte/sÎÒÃÇʵÑéϵͳµÄ·ÂÕæ½á¹ûÒ²ÏÔʾ表１ 实验仿真系统实时仿真对网络带宽的要求 通信双方 交换信息内容交换数据 结构大小 抽样 频率 需要带宽(增加40ÒÔ40个对象为例４０ Ｂｙｔｅ ３０ Ｈｚ ４７．１ 场景控制服务器-声效和三维场景显示工作站场景中对象控制信息3个通道４０提出了一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台因此在武器对抗参考文献： [1]肖田元, 张燕云, 陈加栋. 系统仿真导论 [M]. 北京2000.[2]陈丹伟, 顾翔, 张灯银, 王汝传. 虚拟现实与VRML [J]. 南京邮电学院学报王涌天电子工业出版社科学出版社2000,(12)5: 429-434. [7] MultiGen-Paradigm, Inc. Vega Programmer’s Guide Version 3.3 for Windows NT [EB/OL]. , 1999 [8]Integrated Systems, Inc. SystemBuild User’s Guide. http://www.isi. com , 1999, 9.参考文献。
工业控制系统信息安全半实物仿真实验平台设计与实现
华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，现代工业控制系统逐步发展，引入大量IT技术，如TCP/IP通信协议，通用软硬件等，同时IT技术的安全漏洞也被引入到工业控制系统中。
工业控制系统的漏洞和脆弱性不断增加，安全形势日趋严重。
由于工业控制系统是持续运行生产系统，运行中不允许间断，所以信息安全防护研究工作一般无法直接在运行的系统上展开，故需要融合工业控制系统结构和功能的特点搭建一个适用的仿真实验平台，提供有效的实验验证环境。
在分析研究工业控制系统信息安全以及其仿真实验平台的搭建技术后，本文提出结合真实硬件设备与物理仿真模型的设计方案搭建工业控制系统信息安全半实物仿真实验平台。
半实物仿真实验平台的网络控制部分采用真实设备构成，物理过程仿真模型采用MATLAB软件实现。
在实验室环境下，利用计算机、BeagleBone开发板和基于TMS320F2812的DSP板实现了Modbus TCP/IP监控网络和CAN总线控制网络的搭建，并设计了HMI攻击、控制器/传感器攻击两种攻击实验方法。
最后本文结合田纳西仿真模型，在工业控制系统信息安全半实物仿真实验平台上展开HMI 攻击实验和传感器攻击实验。
关键词：工业控制系统，信息安全，半实物仿真平台，Modbus TCP/IP，CAN总线华中科技大学硕士学位论文AbstractIn recent years, the industrial control systems have a big development, it has being integrated with a large number of IT technologies, such as TCP/IP protocol, Windows operate system etc. However, IT technologies not only bring benefits to industrial control systems but also cyber-threats. Industrial control systems are growing vulnerable and fragile. The security situation is worsening. Since the industrial control systems are continuous operation systems, research works and testing can’t be performed directly in the running systems. So building a simulation platform of industrial control system is an important means to study the security of industrial control systems.Based on the analysis of the security of industrial control systems and the technology used to build a simulation platform for the security of industrial control systems, this thesis proposes a design of a hardware-in-the-loop simulation platform integrated with real hardware devices and a physical plant simulation model. The network control system uses real devices and the physical layer uses a simulation plant. In laboratory, computers, BeagleBone boards and DSP boards based on TMS320F2812 are used to build Modbus TCP/IP network and CAN bus network. Two attack sceneries are designed in this thesis, they are HMI attack and controller/sensor attack. In the last part of the thesis, the Tennessee-Eastman simulation model is used to test the HLP simulation platform with HMI attack experiment and pressure sensor attack experiment.Keywords: Industrial Control System; Cyber Security; Hardware-in-the-Loop; Modbus TCP/IP; CAN bus华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 论文结构及研究内容 (5)2 工业控制系统信息安全仿真实验平台需求分析与总体设计2.1 工业控制系统信息安全分析 (6)2.2 工业控制系统信息安全仿真实验平台需求 (8)2.3 工业控制系统信息安全仿真实验平台总体设计 (9)2.4 本章小结 (12)3半实物仿真实验平台控制网络的详细设计与实现3.1 半实物仿真实验平台控制网络结构设计 (13)3.2 过程监控层网络实现 (14)3.3 现场控制网络实现 (20)3.4 现场控制层信息安全防护框架详细设计 (26)3.5 本章小结 (28)4 基于MATLAB的仿真模型框架构建及系统攻击实验设计华中科技大学硕士学位论文4.1 基于MATLAB的仿真模型框架构建 (29)4.2 半实物仿真平台攻击模拟实验设计 (31)4.3 本章小结 (34)5工业控制系统信息安全半实物仿真实验平台的应用与测试5.1 田纳西仿真模型 (35)5.2 攻击模拟实验 (38)5.3 本章小结 (44)6总结和展望6.1 工作总结 (45)6.2 研究展望 (45)致谢 (47)参考文献 (48)附录1 (攻读学位期间发表的论文) (52)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 选题背景及意义现代工业控制系统引入大量IT技术形成集控制、调度、管理和经营为一体的新自动化控制系统，然而IT领域的信息安全风险同时也被引入到工业领域中。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
面向案例化教学的半实物仿真系统设计随着教育的不断发展，在案例化教学模式下，为学生提供真实的学习环境和情境显得越来越重要。
为此，设计一款半实物仿真系统，旨在为案例化教学提供更加真实、直观的学习体验。
本系统将结合不同领域的案例，模拟实际情境，为学生创造一个互动、动态的学习环境，激发学生的学习兴趣和动力。
系统整体设计思路如下：1. 系统硬件设备系统硬件设备包括触屏显示器、操控器和模拟实物。
触屏显示器支持多点触控，可以实现更加直观的界面交互；操控器用于模拟实物操作，例如控制机器人的运动；模拟实物则是为了提供更加真实的学习体验，例如模拟汽车驾驶座椅，让学生在仿真环境中学习驾驶技巧。
系统软件设计包括两个主要模块：场景模拟和学习管理。
(1) 场景模拟场景模拟是本系统的核心部分。
通过模拟实际情境，为学生提供真实的学习环境。
场景模拟包括各种储备案例，例如汽车驾驶、机器人控制、医疗护理等。
在仿真环境中，学生可以亲自操作模拟实物，与计算机程序进行交互，并观察实验结果。
(2) 学习管理学习管理是本系统的另一个模块，用于管理学生的学习过程和成果。
学习管理包括选课系统、学习记录、学习评估等。
选课系统为学生提供多种案例选择，学生可以根据自己的兴趣和需要选择相应的案例。
学习记录用于记录学生的学习过程和成果，便于教师进行后续的教学指导。
学习评估用于测评学生的学习成果，评估结果将被用于学生的分数评定和教师的教学效果评估。
3. 系统优势本系统的优势主要体现在以下几个方面：(1) 仿真实物交互更加直观，学生可以亲身体验和掌握相关技能。
(2) 案例分享功能，学生可以通过网络平台分享自己的学习经验和成果，促进学生之间的相互学习和竞争。
(3) 学习过程记录，便于教师为学生提供个性化的教学指导和评价。
(4) 学习评估系统，可以客观评估学生的学习效果，并为个性化教学提供依据。
综上所述，本系统的设计旨在为案例化教学模式提供更加真实、直观和个性化的学习体验。
分布式虚拟现实平台设计与构建
分布式虚拟现实平台设计与构建虚拟现实技术的快速发展已经改变了人们对于交互体验的认知。
分布式虚拟现实平台的设计与构建为用户提供了更加真实和沉浸式的交互体验，使得用户能够在虚拟世界中感受到与现实世界相似的互动和感知。
本文将对分布式虚拟现实平台的设计与构建进行详细介绍。
首先，分布式虚拟现实平台的设计需要考虑多个方面的需求和挑战。
首先是网络和通信技术的支持。
分布式虚拟现实平台需要能够支持多用户同时的交互和沟通，而这需要高速的网络连接和低延迟的数据传输。
因此，选择合适的网络架构和通信协议非常重要，如客户端-服务器模型或者对等网络模型。
其次，平台的硬件设备也需要考虑。
虚拟现实头显设备、追踪器、手柄等硬件设备是实现分布式虚拟现实的关键。
这些设备需要能够准确地追踪用户的动作和位置，以便用户可以在虚拟世界中进行自由移动和交互。
因此，选择高质量的硬件设备，并将其与平台的软件进行兼容性测试，确保系统的稳定性和流畅性。
第三，平台的软件方面也需要进行设计和构建。
虚拟现实的应用程序需要能够充分利用硬件设备的功能，实现高度真实和沉浸式的交互体验。
此外，平台的软件还需要支持多用户的并发访问和协同工作，以便用户之间可以进行实时的交流和合作。
因此，开发虚拟现实应用程序的开发者需要掌握相关的编程技术，如Unity引擎、Unreal引擎等。
第四，分布式虚拟现实平台的安全性也需要重视。
虚拟现实应用程序可能需要访问用户的个人信息和敏感数据，因此平台的设计需要确保数据传输的安全性和隐私保护。
通过使用加密技术、访问控制和身份验证等手段来确保用户数据的安全，防止恶意攻击和数据泄露。
最后，分布式虚拟现实平台的用户体验至关重要。
为了提供良好的用户体验，平台应该注重界面友好性和操作便捷性。
设计者需要考虑用户在虚拟环境中的操作手势、使用习惯和认知需求，提供更加直观和自然的交互方式。
平台还可以通过添加音频和触觉反馈等技术，增强用户的沉浸感和参与感。
在设计和构建分布式虚拟现实平台时，需要严格按照相关标准和规范进行操作。
分布式半实物仿真平台的网络设计
分布式半实物仿真平台的网络设计
尹丽萍;毛征;尹志新;魏福领;王亚丽
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2008(20)24
【摘要】针对自行高炮光电火控系统的特点,提出了一种分布式半实物仿真平台的网络设计方法。
该方法增强了系统的通用性和可扩展性,使仿真平台可以灵活地增减和修改相应的软硬件模块。
同时,通过改进UDP数据传输协议,采用多线程同步技术以及引入多媒体定时器,来确保系统仿真的可靠性和实时性。
【总页数】5页(P6862-6865)
【作者】尹丽萍;毛征;尹志新;魏福领;王亚丽
【作者单位】北京工业大学电子信息与控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.网络化试飞测试系统半实物仿真平台开发设计
2.列车网络控制系统半实物仿真平台设计及应用
3.半实物网络控制系统仿真平台设计
4.分布式半实物仿真平台设计
5.基于MVB列车网络控制系统的半实物仿真平台设计与实现
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基于分布式系统的虚拟仿真平台设计与实现
基于分布式系统的虚拟仿真平台设计与实现面临着市场需求不断增长、模拟规模与精度不断提高等挑战，分布式系统已成为虚拟仿真平台的一种重要实现方式。
本文将介绍基于分布式系统的虚拟仿真平台设计与实现。
一、背景虚拟仿真已成为工业制造、军事训练、城市规划等领域的重要技术手段。
虚拟仿真技术通过模拟真实场景、真实环境下的物理、化学、生物等过程，可以帮助人们更好地理解和把握真实世界中的现象、规律和问题。
虚拟仿真技术的应用可以降低安全事故风险、提高工作效率、节省资源开支、减少对环境的影响等。
为了更好地满足市场的需求，对虚拟仿真技术的规模和精度提出了更高的要求，同时，也对虚拟仿真平台的性能和可靠性提出了更高的要求。
二、分布式系统分布式系统是指由多个自治计算机组成的系统。
计算机之间通过网络进行通信和协作，共同完成一项或多项任务。
由于分布式系统中包含了多个计算机，因此可以共享资源、均摊负载、提高系统可靠性、提高系统的可扩展性等。
同时，分布式系统也面临着通信开销、数据同步、系统调试等问题。
三、基于分布式系统的虚拟仿真平台设计基于分布式系统的虚拟仿真平台首先需要进行网络拓扑设计，将各个计算机连接在网络之上。
设计者需考虑每个计算机的处理能力、存储能力、网络传输能力等，避免出现单点故障，同时考虑数据安全和系统可靠性。
在虚拟仿真过程中，每个计算机需要处理自身的任务，同时与其他计算机进行通信和数据交换。
设计者需考虑各个计算机的任务分配、调度策略、数据同步机制等，避免产生过多通信开销，同时保证任务的及时完成和数据的一致性。
在虚拟仿真平台的功能设计中，设计者需要考虑各种仿真模型的建立和应用、数据可视化和交互性、用户管理和权限控制、平台监控等问题。
所有的这些功能模块都需要考虑分布式系统中的特点，保证系统的性能和可靠性。
四、实际应用基于分布式系统的虚拟仿真平台已经在生产制造、军事训练、城市规划等领域得到了广泛应用。
例如，在制造领域，基于分布式系统的虚拟仿真平台可以帮助企业优化产品设计、提高工艺流程、降低生产成本和增加生产效率；在军事演习中，可以实现不同区域的协同作战、虚拟作战场景恢复、虚拟兵棋推演等；在城市规划中，可以进行不同方案的比较、模拟城市交通流量、优化城市规划等。
面向分布式仿真的云计算平台设计
面向分布式仿真的云计算平台设计随着计算机技术的不断发展，仿真技术在科学研究、工程设计、产品开发等领域中得到越来越广泛的应用。
而云计算技术的出现，则为仿真技术的应用带来了新的可能性。
面向分布式仿真的云计算平台，将成为未来仿真技术的发展趋势。
一、云计算技术对仿真应用的影响云计算技术是一种计算机资源共享的方式，通过将资源汇集在一起，为用户提供强大的计算能力和存储空间。
对于仿真技术而言，云计算平台可以提供分布式计算的支持，使仿真任务可以更高效地完成。
此外，云计算平台的灵活性、可扩展性和安全性等方面，也能够帮助仿真应用更好地实现。
二、分布式仿真的概念和优势分布式仿真是一种仿真技术，它将仿真任务分布在多个计算资源之间，并在这些资源之间共享数据和输出结果。
与传统的集中式仿真相比，分布式仿真具有以下几点优势：1. 分布式仿真可以更高效地利用计算资源。
2. 分布式仿真可以降低仿真任务的计算负载，提升仿真效率。
3. 分布式仿真可以处理更大的仿真规模，使仿真结果更加准确。
4. 分布式仿真可以提高仿真应用的可靠性和安全性。
三、面向分布式仿真的云计算平台设计方案面向分布式仿真的云计算平台设计方案应当包括以下几个方面：1. 计算资源管理在云计算平台中，对于计算资源的管理至关重要。
在面向分布式仿真的云计算平台中，计算资源应当根据其性能、可用性、位置等因素进行分配和管理，以确保仿真任务的高效完成。
2. 数据管理数据在仿真过程中扮演着至关重要的角色，因此对于仿真数据的管理也就显得尤为重要。
在面向分布式仿真的云计算平台中，数据应当采用分布式存储和管理的方式，以便不同计算节点之间能够自由地共享数据。
3. 任务调度任务调度是仿真过程中的核心问题之一，它决定了计算资源的使用效率和仿真任务的完成时间。
在面向分布式仿真的云计算平台中，任务调度应当根据计算资源的空闲情况、仿真任务的优先级、数据共享情况等因素进行调度。
4. 安全管理仿真应用往往涉及到敏感信息和重要数据，因此在面向分布式仿真的云计算平台中，安全管理也就显得十分重要。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
面向案例化教学的半实物仿真系统设计随着教育技术的不断发展，半实物仿真教学系统逐渐成为一种重要的教学手段。
此类系统通过使用虚拟和实物相结合的方法，使学生能够在真实的场景中进行操作和实践，提高教育效果。
本文将对面向案例化教学的半实物仿真系统进行设计，探讨其中的关键要素和实施方法。
面向案例化教学的半实物仿真系统的设计需要明确教学目标和案例需求。
教学目标可以是通过解决不同场景的实际问题来培养学生的综合应用能力和创新思维。
案例需求可以是真实生活中常见的问题，例如物流配送、产品设计等。
系统设计需要包括虚拟环境和实物操作两个方面。
虚拟环境可以通过计算机软件模拟出真实场景，例如使用3D建模技术构建一个生产线模型。
实物操作可以通过安装传感器和执行器等硬件设备，使学生能够进行真实的操作和实验。
在案例化教学中，学生需要面对不同的情景和问题。
系统设计中需要包括多个案例和相应的教学资源。
每个案例可以包括背景知识、问题描述、解决方案等内容。
教学资源可以是文本材料、实验视频、教学课程等，旨在帮助学生理解问题和解决方案。
设计中还需要考虑学生的学习评估和反馈机制。
学习评估可以通过自动化测试、作业习题等方式进行，以评估学生对案例的理解和应用能力。
反馈机制可以通过教师批改作业、学生自主反思等方式实施，以帮助学生提高学习效果。
在实施时，需要提供系统的培训和支持。
教师和学生需要熟悉系统的操作方法和使用技巧。
教师需要指导学生如何有效地利用系统进行学习和实践。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计需要考虑教学目标和案例需求、包括虚拟环境和实物操作、提供多个案例和教学资源、设立学习评估和反馈机制，并提供培训和支持。
通过合理的设计和实施，该系统将能够提高学生的学习效果和能力。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
面向案例化教学的半实物仿真系统设计随着教育技术的不断发展，教学方式也在不断更新和创新。
在教学中，案例教学一直被认为是一种高效的教学方法，能够激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。
而半实物仿真技术可以将虚拟世界融入到实际教学过程中，使得学生能够在真实的环境中进行仿真实验和实践操作，从而达到更好的学习效果。
本文将从面向案例化教学的角度出发，设计一个半实物仿真系统，以期提高学生的学习兴趣和学习效果。
一、需求分析1.1 系统功能需求半实物仿真系统需要满足以下功能需求：（1）提供虚拟仿真环境：系统需要提供一个可以模拟真实场景的虚拟环境，能够呈现出真实的物体和环境。
（2）实时交互功能：系统需要具备与学生实时互动的能力，能够根据学生的行为做出相应的反馈。
（3）案例化教学功能：系统需要为教师提供创建教学案例的功能，包括案例导入、编辑和管理等。
（4）学习评估功能：系统需要提供学生学习效果的评估功能，可以根据学生的学习表现对其进行评分和反馈。
1.2 用户需求分析半实物仿真系统的用户主要包括教师和学生两类。
教师需要能够方便地创建教学案例、指导学生进行实验、监控学生的学习情况等；学生则需要能够在虚拟环境中进行实践操作、获取实时反馈等。
二、系统设计2.1 系统整体架构半实物仿真系统的整体架构如下图所示：（1）前端页面：该部分主要提供给学生和教师使用，包括学生的实验环境、教师的案例编辑和管理界面等。
（2）后台管理：该部分主要用于系统运行的后台管理和数据处理，包括虚拟环境的构建、学生学习数据的存储和处理等。
2.2 系统详细设计2.2.1 虚拟仿真环境设计系统需要实现一个虚拟仿真环境，可以模拟真实的物体和环境。
这需要利用虚拟现实技术，通过3D建模和渲染技术构建出一个真实的虚拟环境，让学生能够在其中进行实践操作和实验。
系统还需要提供相应的互动功能，使得学生能够与虚拟环境进行实时交互，获得即时的反馈。
2.2.2 教学案例设计系统需要提供教师创建教学案例的功能，包括案例导入、编辑和管理等。
半实物仿真平台硬件控制板卡的设计与实现
半实物仿真平台硬件控制板卡的设计与实现摘要本文通过分析飞控软件的功能测试环境，模拟飞行器飞控软件的外部环境，设计了飞控软件的半实物仿真平台的硬件控制板卡。
飞控软件作为飞行器地面测试及正式飞行的主控单元，其工作性能的稳定性和准确性在整个系统的飞行过程中起着至关重要的作用，该平台的设计在节约成本的前提下实现了飞控软件的功能测试。
本文首先介绍了半实物仿真技术的发展现状以及国内外几种知名的半实物仿真平台。
结合半实物仿真的硬件在环仿真构架以及飞控软件仿真平台的功能需求完成了飞控软件半实物仿真平台的系统方案设计，本文主要完成平台的硬件板卡的设计与实现。
在飞控软件半实物仿真平台硬件板卡设计中，FPGA作为主控器，将采集与输出的信号分类后采用模块化设计方法完成了平台硬件的搭建。
经信号整合划分后平台硬件主要由串行通信板卡、模拟量开关量输入板卡、模拟量开关量输出板卡三大功能板卡组成，并且文中对其硬件电路的设计以及CPCI总线模块和电源模块做了详细介绍。
此外，文章对可配置的串行通信、模拟量采集及输出、开关量的采集以及FPGA与PCIC9054的通信的具体逻辑设计均做了详细阐述，其中包括串行通信的同步电路消抖、有限状态机的使用及编码方式的选择、开关量信号的延时滤波等技术。
最后，通过完成平台的单元测试，证明了飞控软件半实物仿真平台硬件板卡的各项指标的正确性。
关键词：半实物仿真，硬件在环，CPCI， FPGADesign and implementation of hardware control board for semi-physical simulation platformAbstractBy analyzing the function test environment of the flight control software and simulating the external environment of the flying control software of the aircraft, this paper designed the hardware control board of the Semi-physical simulation platform of the flight control software. As the main control unit of aircraft ground testing and official flight, the stability and accuracy of the flight control software play an important role in the flight process of the whole system. The design of the platform has realized the function test of the flight control software on the premise of saving the cost.This paper first introduces the development of semi-physical simulation simulation technology and several well-known semi-physical simulation simulation platforms at home and abroad. Combined with the functional requirements of the hardware-in-the-loop simulation framework and the flight control software simulation platform, the system design of the semi-physical simulation platform of the flight control software is completed. This paper mainly completes the design and implementation of the hardware board of the platform.In the design of the hardware card of the semi-physical simulationplatform of the flight control software, FPGA is the master controller which sorting the collected and output signals. Then the modular design method is used to complete the construction of platform hardware.After the signal integration, the hardware of the platform is mainly composed of three functional cards: serial communication card, analog switch input board and analog output card, and the design of hardware circuit, CPCI bus module and power module are introduced in detail.In addition, the detailed logic design of the configurable serial communication, analog acquisition and output, the acquisition of the switch quantity and the communication between FPGA and PCIC9054 are described in detail, including the synchronization and shake of the serial communication, the use of the finite-state machine and the selection of the coding mode, the delay filtering of the switch signal and so on.Finally, the unit test of the platform is completed, which proves the correctness of the hardware card of the semi-physical simulation platform.Keywords:Semi-physical simulation, Hardware-in-the-loop，CPCI，FPGA目录1绪论 (1)1.1课题研究目的及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本文主要内容及章节安排 (5)2总体方案设计与分析 (7)2.1硬件在环仿真系统构架 (7)2.2平台功能简介 (8)2.3系统总体方案设计 (9)3平台硬件电路设计 (12)3.1串行通信板卡设计 (12)3.1.1常用串行通信接口比较 (13)3.1.2串行通信硬件电路设计 (15)3.1.3差分传输网络失效保护 (17)3.1.4串行通信阻抗匹配 (18)3.2模拟量/开关量输入板卡设计 (18)3.2.1模拟量线性隔离电路设计 (19)3.2.2模拟量采样电路设计 (21)3.2.3模拟信号幅值调理电路设计 (22)3.2.4开关量输入电路设计 (24)3.3模拟量/开关量输出板卡设计 (25)3.3.1模拟量输出电路设计 (25)3.3.2开关量输出电路设计 (27)3.3.3开关量浪涌防护设计 (28)3.4 CPCI总线控制器模块的设计 (28)3.4.1CPCI总线传输技术 (28)3.4.2CPCI接口芯片PCI9054 (30)3.5供电模块设计 (31)3.5.1供电模块电路设计 (32)3.5.2电源退耦 (34)3.5.3芯片散热处理 (35)3.5.4模拟地和数字地的隔离 (37)3.6 本章小结 (37)4FPGA控制逻辑设计 (37)4.1串行通信卡时序设计 (37)4.1.1异步串行通信协议 (38)4.1.2串行模块通信方式的配置 (39)4.1.3同步整形接收串行数据 (40)4.1.4串行通信中数据缓存介质的使用 (42)4.1.5串行通信CRC校验算法逻辑设计 (43)4.2模拟量采集模块逻辑设计 (45)4.2.1基于ROM查找表的通道切换控制 (46)4.2.2模拟量转换时序逻辑设计 (46)4.2.3模拟量转换状态机的使用 (48)4.2.4状态机编码方式的选择 (49)4.3开关量采集模块逻辑设计 (50)4.3.1延时滤波接收开关量 (51)4.4模拟量输出模块时序设计 (53)4.5本地总线与PCI9054通信 (55)4.6 本章小结 (56)5性能测试与验证 (57)5.1平台综合测试 (57)5.2模拟量通道测试 (59)5.2.1模拟量标定 (59)5.2.2模拟量通道功能验证 (61)5.3串行通信功能测试 (62)5.4开关量通道测试 (63)5.5 本章小结 (64)6总结与展望 (65)6.1论文总结 (65)6.2展望 (65)参考文献........................................................................ 错误!未定义书签。
一种水下航行体控制系统分布式半实物仿真平台的构建
一种水下航行体控制系统分布式半实物仿真平台的构建水下探索和开发是现代科技领域中非常重要的一部分。
为了实现人类对水下环境的更深入的研究和探索，越来越多的水下航行体被研制出来。
但是在设计和开发水下航行体时，如何实现控制系统的有效建模和仿真测试已经成为一个迫切需要解决的问题。
针对这个问题，分布式半实物仿真平台成为了一种有力的解决方案。
该平台可以提供一种真实的仿真环境，使得研究者可以快速准确地测试和评估不同的控制算法。
在构建分布式半实物仿真平台时，我们需要进行以下几个关键步骤：1. 系统建模：首先需要对水下航行体进行系统建模，包括系统的动力学响应、控制器和传感器等。
2. 实验设计：针对所设计的控制系统，需要进行相应的实验设计，包括仿真实验和实际实验。
3. 半实物系统搭建：构建真实的控制系统，并将其与仿真环境进行连接。
这种连接通常通过将控制器和传感器等实际装置半实物化。
4. 仿真模型搭建：搭建仿真模型，使用MATLAB等工具进行系统仿真，调整和优化算法并验证。
在实际实验中，我们需要使用多个传感器和执行机构来监测和控制水下航行体的运动。
这些传感器包括：压力传感器，陀螺仪，加速度计和万向节等。
而控制器通常由单片机、运算放大器以及功率线性放大器等组成。
半实物实验时，我们需要将运动传感器和执行机构与控制器连接起来，构建一个相对真实的系统。
分布式半实物仿真平台的优点在于其可以模拟实际操作，深入研究控制算法。
该平台可以用于多种控制算法的研究，包括视觉控制、PID控制和模型预测控制等。
此外，分布式半实物仿真平台的成本比实际实验低，可以快速准确地评估和改进控制算法和系统。
总之，分布式半实物仿真平台是一种非常有效的水下航行体控制系统建模和测试的方法。
该平台可以提高研究人员的工作效率和研究水平，为本领域的发展做出贡献。
数据分析是一个非常重要的领域，它可以帮助我们更好地理解并利用数据。
在实际中，我们可以通过各种方法来搜集并分析数据，并从中发现有用的信息和趋势。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
随着科技的不断发展，教学模式也在不断创新。
面向案例化教学的半实物仿真系统是
一种创新的教学方法，将理论知识与实际案例相结合，通过模拟真实场景来提供学习者实
际操作的机会，以提高学习效果。
需要确定系统的学习目标和教学内容。
根据具体的学科和领域，明确学习者需要达到
的学习目标，确定需要传授的教学内容。
需要选择合适的仿真技术和设备。
半实物仿真系统一般包括虚拟仿真和实物仿真两个
方面。
虚拟仿真可以通过计算机软件来实现，实物仿真则需要使用实际设备。
根据学习目
标和教学内容的具体要求，选择合适的虚拟仿真软件和实物设备。
接下来，需要设计系统的用户界面和操作方式。
用户界面应该简洁明了，方便学习者
的操作。
操作方式可以通过鼠标、键盘、触摸屏等来实现，根据教学内容和实物设备的特点，选择合适的操作方式。
然后，需要开发仿真场景和案例。
仿真场景应该与真实场景相近，能够让学习者感受
到真实的操作体验。
案例可以选择一些实际应用场景，通过解决实际问题来演示教学内容
的应用。
需要评估系统的教学效果。
可以通过问卷调查、观察学习者的实际操作等方式，对系
统的教学效果进行评估，收集学习者的反馈意见，以便对系统进行改进和优化。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计需要从学习目标、教学内容、仿真技术和设备、用户界面和操作方式、仿真场景和案例以及教学效果等方面进行设计，以提供学习者实际
操作的机会，提高学习效果。
核供热堆功率调节系统 分布式半实物实时仿真人机接口设计
!第!"卷增刊原子能科学技术#$%&!"!'())%&!*++,年-*月./$012345678'21542594:;52<4$%$78=52&*++,核供热堆功率调节系统分布式半实物实时仿真人机接口设计倪晓理 黄晓津 董!哲"清华大学核能与新能源技术研究院!北京!-+++>!#摘要 核供热堆用于低温供热以及海水淡化等负荷跟踪的条件下!需建立半实物仿真平台来验证其功率调节系统!其仿真数据量大!使得单机仿真实验的实时性很难得到保证!结果的显示和存储均不方便$利用分布式结构建立了半实物的仿真平台和清晰%直观的人机接口!减轻了模型计算机的负担!提高了运算速度!满足了系统实时化的要求&画面清晰简洁!方便的指令输入和结果输出使系统的验证更加容易$关键词 核供热堆&功率调节系统&半实物实时仿真&人机接口中图分类号 ;?"@"!!!文献标志码 .!!!文章编号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!仿真平台的组成仿真平台结构如图-所示!具体包括'-#模拟电站实时模型求解!包括-台求解各子模型的节点计算机!接收运行的参数并实时输出运行结果&*#数据库系统!存储实验计算模型产生的实时数据!并能够按照用户要求查询数据以及日常数据的维护管理&"#软件内部和外部接口!包括与试验环境接口%用户接口%数据库接口和求解实时模型数据交换接口&!#起协调%调度和控制作用的主控制台程序!通过它完成整个半实物仿真平台各软件模块的调度和运行$每个模块实现明确的功能!且相对于其他模块独立$本工作将控制台与人机界面合在一起作为人机接口$C !人机接口设计原则C D B !构图应用程序窗体的构图不仅影响其美感!而且影响应用程序的可用性$构图有两层含义'-#对系统而言!一定存在父对话框与子对话框!即控件出现在用户面前的先后顺序&*#同一对话框下界面上的控件顺序"位置#$控件的顺序应根据系统的结构组成进行设计$本系统由初始设置%通讯控制%状态显示等三大部分组成!无论对于半实物仿真实验还是对于真实的核电站运行!堆芯各部分的出入口图-!仿真平台结构V 17&-!'/6(2/(65$N L 10(%9/1$4L 8L /50温度%压力和流量均为最重要的物理量!所以将其作为初始的主界面!使实验员对系统的关键状态一目了然$控件的位置在大多界面设计中并非所有元素均同等重要$重要的或频繁访问的元素应放在相对显著的位置上$通常!人们习惯于从左往右%从上到下阅读页面$对于计算机屏幕画面也是如此!大多用户会首先注视屏幕的左上部位!因此!最重要的元素应放在屏幕的左上部位$C D C !界面元素的一致性在用户界面设计中!一致性是一种优点$一致的外观与感觉可在应用程序中创造一种和谐!使界面看起来协调$界面的一致性包括整体选取相同风格的颜色!字体%字号%行间距的一致!完成相同功能应使用相同的控件等$C D E !颜色与图像的使用由于需长时间在电脑屏幕上观察实验情况!所以!颜色的选取和图像的使用就显得尤为重要$过于单调或复杂的颜色均会使实验者产生疲劳$为了减少这种疲劳!可选择白色%灰色%浅绿色为背景!关键位置适当利用暖色!可突出重点$为符合人的审美习惯!画面应尽量对称布置$C D F !保持页面简明保持页面的简明%重点突出是界面友好的关键因素$通常不一定需描绘真实世界的所有情形!实际界面中的元素过多过杂不利于操作人员的快速判断和操作$在参数设置时!系统B@"原子能科学技术!!第!"卷有些相关部分会共用一组物理量!若将其一一列出会显得十分冗余!可用下拉框将相关部分列出!共用编辑框进行参数的显示$E !人机接口设计及实现E D B !人机接口总体设计现有的反应堆半实物仿真实验对人机接口的设计较为忽略!只有非常简单的参数设置和结果输出功能!导致对仿真过程的控制%参数设置以及对仿真结果的观察均较为繁琐)!*$且在同一计算机上同时进行计算%结果显示%数据存储!在计算量较大的情况下很易造成相互干扰!特别是会中断计算进程!影响仿真效果$解决此问题的通常做法是采用昂贵的高性能计算机!或放弃一部分精度来换取时间!这显然均不尽人意$本工作的设计方案是将模型运算与人机接口以及数据库分别安排在不同的计算机中!通过;W X +D X 协议网络进行相互连接!形成分布式系统结构$模型仿真计算机不需同时进行画面显示和操作控制!通过网络与人机接口计算机以及数据库计算机间相互传递控制信号和数据信号!模型仿真求解速度有大幅提高!构成性能优良的半实物仿真系统$另外!采用分布式结构不但经济性好!扩展性也强!提高了该仿真系统的广泛适用性$系统组成如图*所示$图*!人机接口的组成V 17&*!'/6(2/(65$N094A 092<14514/56N 925作为验证性实验的控制台程序!其功能主要有"个方面'-#人机接口计算机控制仿真的启动%暂停与停止&*#在人机接口计算机设置模型计算的初始参数!并将这些参数值通过网络传给模型仿真计算机!这其中也包含反应堆的物理属性设置"如堆芯高度%燃料质量%换热器的换热面积等#和实验的起始条件"如系统负荷%各阀门开度等#两个方面&"#数据库计算机作为数据传输的服务器!可通过各节点计算机的用户名自动得知该计算机的属性并记录该计算机的D X 地址!自动连接数据库!用于存储和查询数据$E D C !人机接口的实现-#模型初始化系统运行的第一部分就是进行模型的初始化!将初始参数由人机接口传给模型计算机进行实时仿真!图"为中子动力学的初始化窗口!按照构图的原则!将相同属性的中子平均寿命和缓发中子衰变常数放在一起!同时根据一致性!系统统一采用五号宋体!按钮采用长宽比"Y -的长方形!分组的字符统一采用右侧对齐$图!为管路单元的初始化!使用下拉菜单将各备选项列出!保持界面的整洁$其他属性设置风格与此类似$图"!中子动力学属性设置V 17&"!'5//147$N )6$)56/15L $N 45(/6$4U 145/12L *#数据显示人机接口的主界面如图@所示!用于显示实验最关心的如水位%压力%流量%温度等参数!同时也是设置各功能的主控制台$本平台中!系统各部分的状态参数是关键的量!所以!将堆芯%管路单元%蒸汽发生器三大部分状态连接按钮放在了左上方!而将初始设置%Z@"增刊!!倪晓理等'核供热堆功率调节系统分布式半实物实时仿真人机接口设计图!!管路单元设置V 17&!!'5//147$N )1)5%145(41/连接设置和关闭按钮放在右上角 将仿真控制放在右下角这个单独的区域 是由其区别于其他控件功能这一特点决定的 主界面的结构图是将堆的结构进行合理的抽象 用简单的结构反映复杂的过程 同时为了符合人的审美习惯将堆的双回路结构对称放置 使画面更加舒适友好 色彩上 采用以白色和灰色为主色调 在数据现实窗口用柔和的浅绿色为背景而主界面堆的图片则采用粉红和浅黄色等暖色绘制 增加界面的色调 可减轻实验员的疲劳图@!主界面V 17&@![91414/56N 925除了数据窗口外 系统为了数据形象直观 还提供了数据曲线趋势的显示 图B 所示为相对功率的曲线图形 在图Z 中设定好曲线属性后便能进行显示"人机接口数据处理人机接口的数据处理是将初始设定的参数传递给仿真计算机 然后接收仿真计算机的计算数据并将其显示到界面上 且存储在数据库中 实验后可将数据库中的数据重现到界面上 本系统将人机接口作为服务器 其他部分均被视为-个数据节点采用网络监听的方式将各图B !相对功率曲线V 17&B !W (6R 5$N 65%9/1R 5)$M 56图Z !曲线属性设置V 17&Z !'5//147$N 2(6R 5)6$)56/15L 部分连接成-个完整的分布式系统 控制台数据接收程序的流程如图>所示图>!控制台数据接收程序流程V 17&>!X 6$7690N %$M$N :9/965251R 147$N 2$4L $%5>@"原子能科学技术!!第!"卷!#网络设置在如图,所示的网络设置中可建立服务器!以供数据节点连接从而建立起分布式系统!可查询节点的连接状况以及服务器是否正常工作!实时监控整个系统的运行情况$图,!网络设置V17&,!'5//147$N45/M$6UF!结论低温堆是一复杂的非线性系统!其应用背景决定了低温堆需进行大范围功率调节$建立半实物仿真系统!可验证其功率控制系统的可行性$由于低温堆仿真计算模型包含了大量物理%热工环节的仿真程序!因此!这种复杂性导致了仿真系统计算量和数据量增大$本文介绍的分布式半实物实时仿真平台及其人机接口!可满足低温堆半实物实时仿真的需要$参考文献)-*!王大中!马昌文!董铎!等&核供热堆的研究发展现状及前景)\*&核动力工程!-,,+!*+"@#'*A Z&S.C H=9]<$47![.W<947M54!=J C H=($!5/9%&O5L5962<94::5R5%$)054/L1/(9/1$494:)6$L)52/$N:1L/612/<59/1476592/$6)\*&C(2%596X$M5634714556147!-,,+!*+"@#'*A Z"14W<1A45L5#&)**!张亚军!王秀珍&*++[S低温核供热堆研究进展及产业化发展前景)\*&核动力工程!*++"!*!"*#'->+A->"&K F.C H^9I(4!S.C H E1(]<54&=5R5%$)054/)6$765L L94:)6$L)52/N$614:(L/619%9))%129/1$4$N /<5*++[S%$M/50)569/(654(2%596<59/14765A92/$6)\*&C(2%596X$M5634714556147!*++"!*!"*#'->+A->""14W<145L5#&)"*!刘隆祉!安珍彩!赵海歌!等&*++[S核供热堆功率调节系统设计原理)\*&核动力工程!-,,@!-B"@#'!!Z A!@"&?D G?$47]<1!.CK<54291!K F.J F9175!5/9%&=5L174)61421)%5$N)$M56657(%9/147L8L/50N$6*++[S4(2%596<59/1476592/$6)\*&C(2%596X$M5634714556147!-,,@!-B"@#'!!Z A!@""14W<145L5#&)!*!丁书灵&反应堆功率调节系统的实时化仿真研究)=*&北京'清华大学核能与新能源技术研究院!*++@&,@"增刊!!倪晓理等'核供热堆功率调节系统分布式半实物实时仿真人机接口设计。
面向案例化教学的半实物仿真系统设计
面向案例化教学的半实物仿真系统设计随着教育教学的不断发展，半实物仿真技术已成为一种非常有效的教学手段。
它可以为学生提供更直观、更真实的学习环境，激发学生的学习兴趣，提高学习效果。
本文主要介绍面向案例化教学的半实物仿真系统的设计。
一、系统概述面向案例化教学的半实物仿真系统是一种以实物或物理模型为基础，结合虚拟仿真技术的教学系统。
它通过对实物进行感知、控制和交互，使学生能够在真实的环境中进行学习和实践。
系统通过模拟实际情景，提供学生实践操作和问题解决的机会，培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
二、系统组成面向案例化教学的半实物仿真系统主要由实物部分、虚拟仿真部分和交互部分三个组成部分组成。
1.实物部分实物部分是指系统中的物理实体，它可以是真实存在的物品或物理模型。
在物理实验教学中，可以使用实际的实验设备和仪器；在机械加工教学中，可以使用真实的机床和工件。
实物部分可以提供给学生观察、操作、感知和控制的机会，增强学生对教学内容的直观理解。
2.虚拟仿真部分虚拟仿真部分是指通过虚拟仿真技术对实物进行模拟和还原。
它可以模拟实际的物理过程、运动轨迹和变化规律，使学生在虚拟环境中进行实验和操作。
虚拟仿真部分可以通过计算机软件或虚拟现实技术实现。
通过虚拟仿真技术，学生可以在不受时间和空间限制的情况下进行学习和实践。
3.交互部分交互部分是指学生与系统进行交互的方式和手段。
它可以通过触摸屏、键盘、鼠标等输入设备和显示屏、音箱等输出设备来实现。
学生可以通过交互部分对实物进行操作、观察、感知和控制，并获取相应的反馈信息。
交互部分的设计应具有易用性和可靠性，以提高学生的参与度和学习效果。
1.案例库管理功能：系统应具备管理和维护案例库的功能，包括案例的录入、编辑、删除和查询等操作。
2.实物感知与控制功能：系统应具备对实物进行感知和控制的功能，以实现学生对实物的观察、操作和控制。
3.虚拟仿真功能：系统应具备虚拟仿真技术，可以对实物进行模拟、还原和展示，提供学生进行实验和操作的机会。
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。
半实物网络控制系统仿真平台设计
制单元为被控 对象 ， 仿真 条件更接近于实际工程背景 。
１ 实现 方案
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实验装置 采用甘肃省工 业过程 先进 控制重 点实 验室 紧凑 型 Ｆ Ｓ Ｏ液位控制 系统 。液位 控制单元示意 图如 图 １ ＥＴ 所示 ， 被控 对 象为 Ｂ ０ ， １２ 被控参数为 Ｂ ０ １２的水 位 。执行 器为 水泵 Ｐ ０ ， 量 １１测
ｅｐｒ ｅｔ ｙｔ ａｅ ｎｔｅｈ ｌｅ ｔｙｗ ｉ ｏ ｂｎ ｓＯ Ｃ ｔｃｎｌ ｙｏ ｎｉ ｂｅｔ ｎ Ｔ Ａ ｏｐｏｉｅａｓｕｄ ｘｅ ｍ ｎ ｓｓ ｍ ｉ ｂ ｓｄｏ ａ ｎ ｔ ｈｃ ｃｍ ｉｅ Ｐ ｅｈ ｏｏ ｆ ｔｙｏｊｃ ａ ｄＭＡ Ｌ Ｂ ｔ ｒｖｄ ｏｎ ｉ ｌ ａ ｅ ｓ ｈ ｆ ｉ ｈ ｇ ｅ ｔ
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Ｂ ０ ， 保 持 水 １１ 为
箱 Ｂ０ １２的 水 位 在 设 定 值 ， 箱 水 图 １ 液位控制示意 图
一种水下航行体控制系统分布式半实物仿真平台的构建
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第３ ２卷 第 ２期
２ １ 年 ２月 ００
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． ２， Ｎｏ ２ １３ ．
Ｆｅ ｂ．，２ ０ ０１
ＳＨＩ ＣＩ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
一
种 水 下 航 行 体 控 制 系统 分 布 式 半 实 物 仿 真 平 台 的构 建
赵 冉 ，宁 波 ，陈 ｔｎ ｈ ｕ ｃｉｎ， ｎ ａ ｙｔ ｍｐｅ ｎ ｅ ｌｔ ｎｅ ｔ ｉ ｌｔ ｎ ａ ｄ ｒｐｄｃ ｎｒｌ ｓ ａｙｔ ｅ ｌ ｎ ｘｅ ｄｔ ｅｆｎ ｔ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｌｍｅ ｔｒａ— ｍｅｉｊｃ ｍｕａｉ ｎ ａ ｉ ｏ ｔ ｚ ｏ ｏ ｉ ｓ ｏ ｏ
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一种基于分布式结构的半实物仿真测试环境设计
一种基于分布式结构的半实物仿真测试环境设计李兆阳;陈泉根【摘要】半实物仿真技术广泛用于航空航天，通信，军事等领域，对于验证嵌入式软件的可靠性提供了有利的依据。
针对分布式和可扩展的测试需求，提出了一种基于分布式结构的半实物仿真测试环境设计，并且讨论了该测试环境中测试脚本、控制器、软设备等关键部分的设计方法，最后将该系统与现有半实物测试环境进行对比并进行了总结。
%Hardware-in-the-loop simulation technology is widely used in aerospace, communications, and military, etc. It provides advantageous basis to verify the reliability of embedded software. In the view of the distributed and scalable test requirements, this paper proposes a design of half-physical simulation environment based on distributed architecture, which describes how to design the key parts of the environment included the script language, the controller, and the soft devices, etc. Finally the design compared with already existing hardware-in-the-loop test environment in a summary.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2016(034)005【总页数】4页(P82-85)【关键词】分布式;半实物;仿真【作者】李兆阳;陈泉根【作者单位】中国工程物理研究院计算机应用研究所，绵阳 621900; 中国工程物理研究院研究生院，绵阳 621900;中国工程物理研究院计算机应用研究所，绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TP391半实物仿真又称硬件在回路的仿真，其通过I/O，CAN，1553B等外部接口模拟被测件工作环境与其进行数据交换来达到测试软件可靠性等目的。
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分布式半实物仿真平台设计
刘玉军１ ， 陈 坤１ ， 那 娜１ ， 蔡 猛１ ， 刘雪玲２
（ ） １． 装甲兵工程学院 信息工程系 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ２；２． 飞控中心 ， 北京 １ ０ ０ ７ ２ ０
摘 要 ： 针对分散在不同地点部队进行联合训练的问题 ， 分析了指控通信 系 统 分 布 式 仿 真 训 练 的 需 求 ， 提 出 了 仿 真 平 台 的 设计目标 ， 设计了分布式仿真引擎 ， 实现了指控通信系统分布式仿真 训 练 平 台 ， 红 蓝 双 方 在 仿 真 平 台 上 进 行 对 抗 训 练 ， 在 同一交战空间中体验复杂电磁环境下 的 指 控 通 信 效 果 。 为 了 验 证 仿 真 平 台 的 可 信 度 ， 以 平 台 综 合 业 务 承 载 能 力 为 评 价 对 象 ， 建立评估指标体系 ， 以模糊评判法对平台进行了定性评估 。 关键词 ： 指控系统 ； 分布式仿真 ； 仿真引擎 ； 半实物模拟器 ； 效能评估 ）１ 中图法分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献标识号 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ２ ２ ４ ６ ８ ６ ０ ５ － － －
２ ０ １ ２年１ ２月 第３ ３卷 第１ ２期
计算机工程与设计
Ｃ ＯＭＰ ＵＴ Ｅ Ｒ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ ＮＧ ＡＮ Ｄ Ｄ Ｅ Ｓ Ｉ ＧＮ
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