实时仿真系统介绍
RTDS仿真教程
RTDS仿真教程RTDS (Real-Time Digital Simulator) 是一种基于计算机硬件和软件的仿真平台，主要用于电力系统的实时仿真和测试。
它具有高度可扩展性和灵活性，能够模拟从小型分布式发电系统到大型电网系统的各种场景。
本文将介绍 RTDS 仿真平台的基本原理和使用方法。
首先，我们将介绍RTDS的基本原理。
RTDS由两部分组成：硬件和软件。
硬件部分主要包括处理器、输入/输出接口和通信模块，用于接收和发送仿真模型中的数据。
软件部分由仿真模型和仿真控制程序组成。
仿真模型是电力系统的数学模型，包括发电机、输电线路、负荷等。
仿真控制程序用于控制仿真模型的运行和数据的采集。
在RTDS中，首先需要创建仿真模型。
仿真模型使用一种专门的描述语言（例如，RSCAD），用于描述电力系统的拓扑结构、设备参数和控制策略。
通过这种方式，可以快速而准确地构建出电力系统的仿真模型。
创建好仿真模型后，需要编写仿真控制程序。
仿真控制程序是基于C语言开发的，用于控制仿真模型的运行和数据的采集。
通过对仿真控制程序的编写，可以实现电力系统不同场景下的仿真和测试。
在进行仿真之前，需要对仿真模型和仿真控制程序进行配置和编译。
首先，需要设置仿真模型的初始状态和仿真时间。
然后，需要将仿真模型和仿真控制程序进行编译，生成可执行文件。
生成的可执行文件包含了仿真模型和仿真控制程序的运行逻辑，可以直接在RTDS平台上进行仿真。
在进行仿真时，可以选择不同的仿真模式。
RTDS支持多种仿真模式，包括正常仿真、脱机仿真和实时仿真。
正常仿真模式用于对系统进行长时间稳定性仿真。
脱机仿真模式用于对系统进行短时间稳定性仿真，可以通过调整仿真参数和控制策略，快速改进系统稳定性。
实时仿真模式用于对系统进行实时控制策略的验证和测试，可以模拟实际系统的运行状态。
进行仿真后，可以通过RTDS平台提供的各种工具和图形界面对仿真结果进行分析和可视化。
RTDS支持实时监测仿真结果、绘制曲线图、生成报表等功能。
CarSim介绍
t1 time
t1+ t
CarSim中的定步长算法，速 度较快，适合于实时仿真
求解方法
AuTek Automobile Technology (Jilin) CO., LTD.
三维路面模型
用简单的数表来描述
水平，垂直或高度差 表格是独立的 数据可以从CAD，制
表软件等得到.
样条插值与线性插值 相结合
Parking torque (steering torque sensitive to the vehicle speed)
转向力矩
AuTek Automobile Technology (Jilin) CO., LTD.
制动系统的建模
车轮载荷
轮胎滑移率
制动踏板输入 比例阀
ABS 控制
制动轮缸 压力
选择悬架的类型
悬架的建模
不同的悬架采用不同的数学模型 独立悬架 非独立悬架
非线性、非对称的三维悬架运动 由轮胎力和力矩引起的悬架变形由变形系数来表征 弹簧的迟滞现象由额外的状态变量来处理
悬架的建模
AuTek Automobile Technology (Jilin) CO., LTD.
x(t1) + t•x• (.t1)
x(t1+ t) x(t1)
slope = •x(1t )
True function
x(t)
复杂的方程很难求出解析解， 数值算法能得到近似解
多体软件如ADAMS的模型 方程为微分－代数方程，通常 采用变步长的积分算法
CarSim中的方程为微分方程
采用二阶龙格－库塔求解方法
可以测量 即使不是专家也很容易理
(完整版)DSPACE应用简介
dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用一、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 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的无缝连接。
dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。
其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。
dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。
dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。
dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的自动下载。
另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。
二、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。
2、dSPACE 的过渡性和快速性好。
由于dSPACE 和MATLAB 的无缝连接，使MATLAB 用户可以轻松掌握dSPACE 的使用，方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，大大节省了时间和费用。
3、性能价格比高。
dSPACE 是一个操作平台，它可用于许多产品的开发或实时仿真测试，而不是一物一用。
关于电力推进系统的实时仿真
图 ２ ＲＴ Ｌ Ｂ 系统 开 发 流 程 －Ａ
用 户 在 上 位 机 上 运 行 建 模 软 件 并 创 建 数 学 模 型 ，然后 把数 学模 型 下载到 多处 理器 实 时仿真平 台
图 １ ｄ Ｐ Ｅ 系 统 开 发 流 程 Ｓ ＡＣ
ｄ Ｐ Ｃ 的优 越 性在控 制算 法 的研 究与验 证方 ＳＡ Ｅ
面 表现 的淋 漓尽致 ，并且 已经在 汽车 、航 空航 天及
国 内众 多大 学和 科研 院所 得到 广泛 的应用 。但 到 目 前 为止 ，在 电力传 动领 域 ，对 于 电力 电子 装置 的实 时 仿真 还仅 限于 快速 控制 原 型 （ Ｃ ）方面 ，针 对 Ｒ Ｐ 电力 电子装 置 高频特 性 ， 尚未 出现 ｄ Ｐ Ｅ在 实 Ｓ ＡＣ
一 羹
可直接 将 使用 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ／ ａｅｌｗ搭 建 的算 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ Ｓｔｆ ａ ｎ ｏ 法模 型生 成为 可 以实时运 行 的代码 ，并下载 到其 专 属 硬件 平 台上执行 。然 后模 型代码 在 ｄ Ｐ Ｃ Ｓ Ａ Ｅ硬件 平 台上 执行 时 ，可 以通 过 平 台所 具 有 的各 种类 型 的
Ｒ －ＡＢ 实 时仿真系 统是 加拿 大 Ｏ ａ Ｒ 公 司 ＴＬ ｐ１ Ｔ ． 开发 的一套 基于 模 型仿真 的实 时软 硬件 平 台。它 的 用 户 界面友 好 ，仿真 精度 高 ，扩展 性好 ，而且 有 开 放 的 开 发 接 口 。 Ｒ －ＡＢ 可 以 让 设 计 者 将 基 于 ＴＬ
时计 算机上 对其 进行 建模及 仿真 的相 关报道 。 ２２ Ｒ － ＡＢ实 时仿 真 器 ． ＴＬ
实时数字仿真器
实时数字仿真器（RTDS）介绍由于电力系统的特殊性，对很多故障处理方法不可能进行现场的实际模拟运行分析，只能借助于计算机仿真手段。
数字仿真系统具有独特的灵活性、试验的可控制性和准确的可重复性及系统试验的安全性和经济性等诸多优点，使得数字仿真系统得到广泛的应用。
数字仿真系统分为两种：非实时数字仿真软件和实时数字仿真器。
1.1非实时数字仿真软件常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。
下面介绍国内外应用最广泛的两种软件。
1.1.1电磁暂态仿真程序/电磁暂态分析软件(ATP/EMTP)EMTP（electromagnetic transients program）是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。
它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）后一些特定变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统保护设备实验的有力工具。
ATP（alternative transients program）是EMTP的免费独立版本。
1.1.2电力系统计算机辅助设计/直流电磁暂态程序（PSCAD/EMTDC）Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC(electromagnetic transients including DC)的初版，这是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD(power system computer-aid design)是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分的可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。
1.2实时数字仿真器（RTDS）RTDS(real-time digital simulator)是计算机并行处理技术和数字仿真技术发展的产物，是由加拿大Manitoba高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统,该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已获得行业认可，且已广泛应用的EMTDC基础上的，是EMTDC的实时化，仿真，频率响应精确到3000Hz。
实时仿真技术
态或执行其他任务，当下一个计算步距到来时，再
计算一遍所有的差分方程，周而复始，直至用户要
求仿真结束。 实时仿真程序结构如图 10．4所示。
? [ 例10．1] 已知在互联电力系统负荷频率分散最优 输出控制系统中，某区域电网模型如图 10．5所示。 求外界负荷ΔP L阶跃变化1％时，实时观察系统的频 率响应Δf的数值。
实物，扰动源也是实际的，此时，离散相似系统框图如图10．3所示。
计算(k+1)T时刻的x2时，需要已知在此时刻控制器输出量m，由于这个 计算是在kT到(k+1)T这段时间内完成的，在这段时间内实际控制器无论如 何也输出不了(k+1)T时刻的值
? 不难看出，如果按式(10-7)→式(10-8)这一顺序计算， 上述的差分方程在kT到(k+1)T这段时间内是可计算的。
? 下面介绍几种在实时仿真系统中常用的实时仿 真算法。
?
1．欧拉法
?
2 ．高阶实时仿真算法
?
3 ．离散相似法
? 10．3 实时仿真程序设计
?
实时仿真是指仿真时系统的响应速度与实际系
统响应速度一致，即仿真时间应严格与自然时间相
等。这就要求在一个计算步距内把所有的差分方程
计算一遍，当计算完差分方程后，系统处于等待状
? 此外，在系统中加入了指导员台，用来控制整个仿 真器的运行，可以设置故障并记录操作人员的操作 过程，可以替代实际电站中的就地操作员做就地操 作。仿真训练器的计算机主要完成锅炉、汽轮机、 电气部分的模型计算任务以及运行监控系统的模型 计算。由于计算量较大，应采用运行速度快的计算 机。
? 此外，实时仿真技术还广泛应用于航空飞行领 域、船舶汽车领域、核电站领域等。不但培训了大 量的操作人员，而且对科学研究做出了大量贡献。
电力系统实时数字仿真器RTDS简介
维普资讯
Ｅ ｕｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ６， ０ ８ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎ ． ２ ０ ｉ
小， 可扩展性好 ， 当前 国际上实时仿 真的主要发展方 向。 是
现有 的实时仿 真装置大约有 以下几种 ： （） １ 基于 高速处理 器的实时仿真装置——Ｒ Ｄ 。此类 产 ＴＳபைடு நூலகம்
（ ｉ ｒ ｅｓｒ ａ ） 工作 站 接 口卡 ＷＩ ＷｏｋｔｔｎＩｔ － Ｇｇ Ｐｏ ｓｏ ｒ ， ａ ｃ Ｃ ｄ Ｆ（ ｒｓ ｉ ｎ ｒ ａｏ ｅ
的可 扩展 性 和 兼 容 性 也 比较 差 。
究、 测试 保护 系统 的设计 与测 试 、 系统稳 态及 电磁暂 态分 析
及其教 育培训等诸 多方面 。
１１ Ｒ Ｄ ． １ Ｔ Ｓ的 硬 件 结 构
电力系统全数 字实时仿真装置基于现代计算机技术 和信 息技术 ， 计算 速度快 ， 可在一个时间步长里完成各种状 态量 的 求解计算 ， 计算精度和模 型的合理性亦已通过多年 的国 内外 运 行， 实践证 明是可 以信赖的。 其产品造价相对较低 ， 占地面积 且
系统元 器件 ，Ｐ Ｃ Ｕ间的通 讯 ，采用并行 一串行 一并行 的方式 。
接 口卡 ＷＩ Ｆ，一块 层 问通 讯 卡 Ｉ Ｃ，若 干块 千 兆处 理 器卡 Ｒ Ｇ Ｃ和 ３ Ｃ卡 的组 合（ 据需要组合 ， Ｐ Ｐ 根 卡槽 最多只有 ２ ０个 ） 。
一
控制系统实时仿真的应用和好处毕业论文.doc
控制系统实时I / 0仿真的应用和好处摘要公司正在经历着更有效的项目执行而增长的要求。
本文讲述了控制系统测试方法的演变过程。
这个揭示了许多与控制系统实施有关的风险,并演示了怎样通过实时仿真来减轻这些风险，概述了应用模拟从开发、测试、操作员培训、启动和维护阶段的控制系统项目的好处。
关键词:仿真:控制系统测试:操作员的培训1.介绍为了保持在今天商业环境中的竞争力,工程师根据时间表以及没有生产损失的时间度来确保控制项目顺利实施的压力很大。
工程管理是使新成立的公司在预算紧缩的情况下实现尽快启动。
他们正在寻找相关工具来减少与这些项目相关的风险。
面向对象的仿真软件,是用于控制测试和操作培训,在他们的控制项目中可以减少项目风险和拯救公司大量的时间和金钱。
I/O模拟涉及到仿真现场设备动力作用的具体任务。
PLC或PC控制包发送输出控制命令到控制器的反馈装置。
2.I/O仿真与传统工程方法的好处在传统的模型控制系统项目下,工程师们遵循一种三步走方法来执行这个系统:•开发PLC逻辑来控制现场设备•安装系统•根据要求测试和重写逻辑程序该模型的主要缺陷是,它会使最终用户和供应商遭受不必要的风险。
也许这种风险已经在过去被认为是可以接受的。
然而,重要的是，是不是在1997年仍然是正确的。
如果这种风险被认为是不可以接受的,那么公司必须寻求可用工具来避免这种风险。
在许多情况下,或许风险不仅仅是简单地被确定和量化的。
虽然人们普遍认识到他们存在的威胁，然而,这些风险并没有受到独特的解决,尤其是他们怎么被消除的。
2.1.识别和消除项目风险最主要的风险是延迟或延误的启动。
有多少家公司准确地知道生产损失的花费是每分钟,每小时，每一天或每一周吗?如果知道这点就能简单地通过更好的测试方法如仿真软件来检查成本/收益的投资方程。
高损耗的产品是可以用另一个更彻底的测试方法来减少风险。
依赖这个方法，产品消耗量可能在创业阶段会非常昂贵的。
如果这个产品没有受损程度的就被浪费,仍会出现不一致的产品质量。
实时仿真系统介绍
三、开发流程
四、开发步骤 第一步
MATLAB/Simulink建立对象数学模型 进行离线仿真
第二步
保留需要下载到实时仿真系统中的模块 用硬件接口关系代替原来的逻辑连接关系 对IO进行配置
• PWM信号被FPGA卡捕获 • 获取时标信息 • 时标信息送给逆变器 模型用于模型计算
带时标的PWM信号捕获原理
• 电力驱动设备模型库。针对SimPowerSystems自
带的各种变流器件模型和电机模型不能对带有时间戳的 PWM控制信号进行补偿，电力驱动设备模型库就是专门 的与脉冲事件处理模型库配合使用的电力系统模块集。 它包括：2电平变流桥、3电平变流桥模型，永磁同步电 机模型，电机旋转编码器等各种器件的模型。这些模型 与SimPowerSystems完全兼容。
2. AD模拟量采集卡
16通道并行采集，16位采集精度 每通道1MHz采样率 输入范围：-10V~+10V
3. DA模拟量输出卡
16通道并行采集，16位采集精度 每通道1MHz刷新率 输出范围：-10V~+10V
4. DI/PWM数字量采集卡
32通道并行采集 每通道10MHz采样率 输入范围：4~30V
240- . 400 V
80kW Digital IN FPU Digital OUT motor imotor
FPU CPU 1: (Ts= 10 us) CPU 2: (Ts= 20 us) i550mH vfuel_cell
FPU
duty cycle
Vuvw
实时系统中的实时电力系统仿真与监控方法(四)
实时电力系统仿真与监控方法随着电力系统的不断发展和复杂化，确保其可靠性和安全性变得尤为重要。
在实时系统中，实时电力系统仿真与监控方法成为了必不可少的工具。
本文将探讨实时电力系统仿真与监控的方法。
一、实时电力系统仿真方法1. 传统仿真方法传统的电力系统仿真方法基于离散事件仿真（DES）原理，通过建立电力系统的数学模型来模拟系统的运行情况。
其中，潮流仿真用于计算电力系统中的电流和电压分布，故障仿真用于模拟系统中的故障情况，以评估系统的稳定性和可靠性。
虽然传统仿真方法在一定程度上可以满足实时系统的需求，但在处理大规模复杂系统和实时数据更新方面存在一定的局限性。
2. 基于模型的仿真方法基于模型的仿真方法是实时电力系统仿真的一种新兴方法。
其核心思想是利用系统的特征数据和各种模型来构建仿真模型，并通过数学方法求解。
这种方法可在实时系统中快速、准确地估计电力系统的动态和稳态行为。
具体实现时，可以考虑采用线性化模型、非线性模型或混合模型等。
二、实时电力系统监控方法1. 数据采集实时电力系统监控方法的第一步是数据采集。
通过部署传感器和测量装置，收集电力系统中的实时数据，如电流、电压、频率等。
这些数据将成为后续监控和分析的基础。
2. 数据传输与处理采集到的实时数据需要通过网络传输到监控中心，并经过处理。
数据传输可以采用有线或无线方式，确保数据的实时性和准确性。
在监控中心，数据需要经过清洗、压缩和存储等处理过程，以便后续的实时分析和决策。
3. 实时分析与决策通过对电力系统实时数据的分析，可以提取出关键指标和异常情况。
基于这些指标和情况，可以做出相应的决策，如调整发电机输出、切换负载和修复故障设备等。
此外，还可利用数据挖掘和人工智能技术，实现预测和优化决策。
三、实时电力系统仿真与监控的挑战与发展方向1. 挑战实时电力系统仿真与监控面临着许多挑战。
首先，电力系统的复杂性和规模带来了大量的实时数据，对数据处理和分析提出了更高的要求。
实时数字仿真系统_RTDS_在江西电网的应用
收稿日期：2010－04－02作者简介：李升健(1976-),男,工程师，硕士,主要从事电力系统实时数字仿真的应用研究工作。
0引言RTDS 是由加拿大曼尼托巴省高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字仿真系统。
为了提高江西电力系统的科研、试验、运行水平，江西省电力科学研究院于2008年11月引进了该套仿真系统。
本文将详细地介绍该套仿真系统的原理、结构及目前在江西电网的应用情况。
1RTDS 的原理及结构RTDS 是数字仿真技术、计算机技术和并行处理技术发展的产物，它不仅具有数字仿真的特点，而且更重要的是并行处理技术的采用和专门硬件的设计保证了RTDS 运行的实时性和具有闭环测试的能力，可以在50μs 的步长上完成较大规模电力系统的实时仿真运行。
该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已被认可并得到广泛应用的EMTDC/PSCAD 基础上的，是EMTDC 的实时化。
1.1硬件结构RTDS 的硬件结构采用模块化设计，并采用并行处理方式。
当仿真大型系统时，可以将其作为一个整体或若干部分运行。
一个RTDS 仿真器是一个或多个计算机硬件单元，这些单元被称为Rack ，每个Rack 由以下功能卡组成：处理器卡3PC 或GPC 、层间通讯卡IRC 、工作站接口卡WIF 。
每个Rack 包含1块WIF 卡，一块IRC 卡，若干处理器卡以及若干与处理器卡相连的I/O 接口卡。
I/O 接口卡的类型有：模拟输入接口卡GTAI 、模拟输出接口卡GTAO 、数字输入接口卡GTDI 、数字输出接口卡GTDO 、220VDC 数字输入输出接口上下GTFPI 。
一个机柜可以装1～3个Rack ，不同的Rack 相互连接可以组成较大规模的仿真器。
Rack 的数量决定了仿真系统的规模。
Rack 和Rack 间通信是借助于层间通讯卡IRC 来完成的，采用660MHz 通信通道。
Rack 与工作站实时数字仿真系统（RTDS ）在江西电网的应用李升健1，马亮1，黄灿英2（1.江西省电力科学研究院,江西南昌330096；2.南昌大学科学技术学院，江西南昌330029）摘要：文中详细地介绍了加拿大研制的实时数字仿真系统RTDS 的原理及结构，综述RTDS 在江西电网的应用状况，并以CSC-101B 线路保护装置的闭环试验为案例详细描述它的具体应用，最后分析了应用数字仿真系统的难点和不足。
实时仿真技术..
第10章 实时仿真技术
10．1
概
述
实时仿真是指仿真模型的时间比例与真实系统的时间比
例完全相同的仿真，要求仿真系统实时接收动态输入，并产 生实时动态输出。这种仿真不但可以应用于控制系统的分析、 研究与设计，而且可以广泛的应用于大型控制系统操作人员 的培训和教育，从而避免了在实际控制系统中由于操作不当 所带来的危险性及高昂的代价。此外，随着微型计算机的飞 速发展，各种新型的微机控制装置不断出现，这些装置在使 用前必须经过严格的调试、检验。为此，也必须进行实时仿 真，以检验控制装置在整个控制系统中的实用性及安全性。
10．2 实时仿真算法
在实时仿真系统里，由于有实物参与，因此要求仿真时 间与被仿真系统时间相同，这就对实时仿真算法有特殊的要 求：第一，要求差分方程是可计算的；第二，要求快速计算 一个步长内的所有差分方程。下面分别论述这两个问题。
10．2．1Fra bibliotek差分公式的可计算性
实时仿真与非实时仿真不同，不是所有的差分公式都是 可以计算的。为了说明这个问题，下面看一个例子。
人员实际操作能力和分析判断能力。该系统的环境
模拟输出设备包括控制台、显示仪表面板、运行监 视器组成，他们与火电站控制室中的实际设备几乎 一样，所不同的地方是，从控制台出来的操作信号 不是去现场的执行器，而是通过数据接口去计算机，
各种显示仪表及运行监视器的信号也并非来自现场
的变送器而是同样来自计算机。
计算(k+1)T时刻的x2时，需要已知在此时刻控制器输出量m，由于这个 计算是在kT到(k+1)T这段时间内完成的，在这段时间内实际控制器无论如
何也输出不了(k+1)T时刻的值
电力系统实时数字仿真系统介绍
态模 拟 装 置 ， 主要 功 能 是 对 电力 系统 电磁 暂态 过 程 进行 实 时仿 真 。在 Ｒ Ｄ Ｔ Ｓ的发 展 历 程 上 ， 第 一 代 其 产品完成于 ２ Ｏ世 纪 ８ Ｏ年 代 后 期 ，属 于 原 型 机 性 质 ，每 块 仿 真 处理 板 上 仅有 一 个 Ｎ Ｃ公 司 的 微 处 Ｅ
Ａｂ ｔ ｃ ： ｅｈｓｏｙ ｔ ｅ ｒ ｎ ｎ ｔ ｎｏ ＲＴＤ Ｓａｅｄ ｓｒｂ ｄｇ ｎ ｒｌ ｈｓ ａ ｅ ｅ￣ａ ｅ ｆ ｅ ｅａ ｄ — ｓｒ ｔ Ｔｈ ｉ ｒ ，ｈ ｏ ｙａ ｄｆ ｃｉ ｆ ａ ｔ ｕ ｏ ｅｃｉｅ ｅ ｅａｌ ｉ ｔｉ ｐ ｐ ｒ Ｔｈ ｒ ｙｎ ｍｒｓｏ ｓｖ ｒ ｅ ｌ
关 键词 ： ｒ ； 算 步 长 ； ＲＩ 计 ＤＳ 电磁 暂 态 ； 闲环 测 试
中 圈 分 类 号 ：Ｍ７ ３ Ｔ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６６ １ （０ ２０ －０ ００ １０ －５ ９２ ０ ）３０ １－３
Ｒｅ ｌ Ｔ ｍｅ Ｄｉ ｉ １ ｉ ｌ ｔｒｉ ｏ ｒＳ ｓｅ ａ － ｉ ｇ ｔ ｍｕ ａｏ １ ｗｅ ｙ ｔｍ ａＳ ＩＰ
Ｋ ｙｗｏｄ ｒａ—ｍｅ ｇ￣ ｓ ｌａ ｒｃ ｌｕａｉｇ ｔｐ ｅｅｔ ｍ ｇ ｅｉ ｔ ｎ ｉｎ； ｌｓｄｌ ｐｔｓ ｅ ｒｓ： —ｉ ｉ ｅ ｔ ｄ ｉ Байду номын сангаас ｍｕ ｔ ； ａｃ ｌｔ ｅ ； ｌ ｒ ａｎ ｔ ａ ｓ ｔｃｏｅ ｏ ｔ ｏ ｎｓ ｃｏ ｃｒ ｅ ｏ ｅ
０ 引 言
理器 ， 电力 系统 元 件 模 型 也 不够 完 善 。其第 二 代 产
电力 系统 实 时仿 真 正 是 解 决 上述 问 题 的 一 个 强 有
实时仿真系统技术参数
实时仿真系统技术参数一、硬件部分：⏹主处理器板卡处理器板卡应特别适应于需要高强运算能力及快速闭环的应用，如：电机控制、先进驾驶辅助系统或主动降噪及减振等。
特性包括：集成具备大数据吞吐能力的以太网上位机接口以便快速下载模型及在线调试；★搭载QorIQ P5020双核处理器或同等规格处理器，主频不低于2 GHz；存储器：不小于1 GB DRAM，不低于128 MB Flash★32位IO总线用于配置IO板卡；IO板卡通信速率峰值不低于20 MB/s⏹多通道A/D 板⏹多通道D/A 板多通道D/A板，是一种既适用于快速控制原型开发又适用于硬件在环仿真测试的模拟⏹组件系统IO板卡IO板卡，用于进行常规与定时数字信号的输入输出，拟购置设备性能不得低于如下的技术参数：⏹串行接口串行接口，用于将组件系统连接配备串行通信接口的外部设备，其性能不得低于如下的技术参数：⏹CAN 接口板用于将组件系统接入CAN网络以进行通信，其适用于：车载快速控制原型开发、硬件二、软件部分：⏹RTI（Real-Time Interface）集成于MA TLAB/Simulink环境下的模块库，用于实现Simulink模型与硬件之间的联接。
利用RTI，可以在模型中调用硬件的IO资源，从而进行实时模型的搭建。
拟购置设备应具有如下的RTI功能：★可通过Simulink Coder（或早期的Real-Time Workshop）生成C代码；可自动调用编译器进行模型编译与链接。
在Simulink环境下生成多处理器或多核系统网络的通信代码⏹AutomationDeskAutomationDesk（以下简称AUD）是设计开发的一种强大的前端测试工具，用于在硬件在线测试中对电控单元的应用软件或诊断功能进行自动化测试。
AUD的功能应包括：自动生成测试报告；支持实时激励信号输出，包括：测量数据的回放；支持离线测试执行及开发；★硬件平台API包（Platform API Package）；可以借助Platform API Package编写自己的测试脚本以及自动化测试应用程序实时测试（Real-Time Testing）。
发动机工况实时仿真测试系统
维普资讯
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｔｏ ｎ ｔ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｃ ｎ ｒ ｌｕ ｉ；Ｅｎ ｉ ｅ ｇ ｎ ；Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｊ ｃ ｉｎ；Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｔ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｉ ｌｔ ｏ
拟一个仿真的运行环境。 Ｃ Ｅ Ｕ在这种仿真环境 中完成其控 制
ｅ ｇ ｎ ｅ ｌ ｔ ｉ ｌｔｏ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ＭＣ Ｓ ２ ２ ６ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｎ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ａ — ｉ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ９ １ ＤＰ ５ ｒ ｃ ｓ ｏ ｓ ｉ ｔ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｄ ａ ｌ ｍｅ ｏ
功能 ， 如同在控 制真 实的发动 机一样 。 电喷发动 机系统 的 在 开发过程 中， 采用这种仿真技术可为发动机 电喷 系统模拟各 种特殊 的、 危险的测试 环境 ， 够在友好 的人 机接 口界面 和 能 重复 可编程的环境下 ， 完成其 测试过程 ， 节省试验 时间和成
本 ， 短开发周期 ， 缩 提高开发效率 ； 电控系统的各个 开发 阶 在
第 ４ 第ｌ ２卷 ０ 期
文章编号 ：０６—９ ４ （ ０ ７ １ １０ ３ ８ ２０ ）０—０ １ ２６—０ ４
计 算 机 仿 真
２７ ０ ０ 年ｌ月 ０
发 动 机 况 实 时 真 测 试 系统 工 仿
实时仿真系统介绍
实时仿真系统介绍
实时仿真系统是一种利用计算机来模拟实际环境的一种技术，它可以
将复杂的实时环境仿真成真实的现实场景。
它具有快速、准确、节省时间
和成本的特点。
它主要解决的是大量复杂任务的同步执行，而不是实际的
执行，可以减少实际系统的复杂度，减少科研人员解决实际问题所需要的
计算量，从而节省时间和成本。
实时仿真系统也可以用来模拟不同的实际
环境，模拟不同的物理过程，分析和研究在不同环境下的系统运行情况，
探索系统参数的优化控制方案，构建模型，实现数据分析，预测和调试，
实现最佳控制策略等。
仿真模型是构建仿真系统所必备的，它是由许多实体、约束和动作组
成的抽象的实体，可以模拟实际系统的行为。
它可以根据实际系统的参数、状态和性能特征，构建出其中一种基本假设的模型来模拟实际系统，用于
对实际系统行为的模拟分析和控制。
仿真引擎则是实现仿真运行的核心，它是一种流程控制器，指定各种
组件之间的通信协议，负责分发工作。
最新ADPSS-LAB实时仿真系统介绍汇总
A D P S S-L A B实时仿真系统介绍ADPSS-LAB电力电子、电力系统实时仿真方案中国电力科学研究院2012年10月目录1 系统综述................................................................................................................................... - 0 -2 系统组成................................................................................................................................... - 1 -3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题........................................................................... - 1 -4 解决方法................................................................................................................................... - 2 -5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能 ....................................................................................... - 8 -电力电子系统实时仿真方案1 系统综述实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。
电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。
ADPSS-LAB实时仿真系统介绍
ADPSS-LAB电力电子、电力系统实时仿真方案中国电力科学研究院2012年10月目录1 系统综述.................................................................................................................................. - 1 -2 系统组成.................................................................................................................................. - 2 -3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题.......................................................................... - 2 -4 解决方法.................................................................................................................................. - 3 -5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能..................................................................................... - 9 -电力电子系统实时仿真方案1 系统综述实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。
电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。
ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。
dSPACE实时仿真平台软件环境及应用
(1Students’ Brigade of NAEI, Yantai 264001, China 2Department of Automatic Control Engineering of NAEI, Yantai 264001, China)
结果证明此次仿真实验是比较成功的
关键词 HILS RTI RTW ControlDesk dSPACE 仿真平台
文章编号 1004-731X (2004) 04-0667-04
中图分类号 TP391.9
文献标识码 A
Software Environment and Application of dSPACE Real-Time Simulation Platform
行动力学与控制, 系统仿真技术; 吴 进 华 (1963-), 男, 浙江金华人, 教
授, 研究方向飞行器飞行动力学与控制, 系统仿真技术, 模式识别与智
能控制等
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 的控制系统在实时环境下的开发 及测试工作平台 实现了和 MATLAB/Simulink 的无缝连接 dSPACE 实时系统由两大部分组成 一是硬件系统 二是软 件环境 其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力 包 括处理器和 I/O 接口等 软件环境可以方便地实现代码生成 /下载和试验调试等工作 dSPACE 具有强大的功能 可以很 好地完成控制算法的设计 测试和实现 并为这一套并行工 程提供了一个良好的环境
dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的 无法比拟的优点
基于DDRTS的电力系统实时仿真
基于DDRTS的电力系统实时仿真本文介绍了数字动态实时仿真系统（DDRTS）的软硬件组成、应用及进行仿真的主要步骤，并在DDRTS环境下搭建了一个典型电力系统的模型，并进行了实时仿真分析。
仿真结果和理论分析一致，表明DDRTS可以实现对电力系统的实时仿真。
标签：数字动态实时仿真系统；电力系统；实时仿真0 引言随着现代电力系统的网络规模不断扩大和电网电压等级不断提高，大电网的安全稳定经济运行是电力工业领域面临的重大科技难题，实践证明，电力系统全数字实时仿真是开展电力系统安全稳定分析的基础技术手段，对电力系统的规划设计建设和电网安全稳定运行具有重要作用，电力系统全数字实时仿真软件在电力系统中的应用越来越广泛。
[1～3]数字动态实时仿真系统（Digital Dynamic Real-Time Simulator，简称DDRTS）是由深圳殷图科技发展有限公司、东北电力调度通信中心和清华大学联合研制开发的，是国内自主研发的实时数字仿真系统，相较于加拿大的RTDS软件，其具有学习容易、搭建模型方便快捷、成本较低、扩展性和兼容性较好等优点，已成为电网进行电力系统实时数字仿真的一个重要工具。
本文主要介绍了DDRTS系统的组成、应用，以及应用DDRTS进行实时仿真的步骤，并在DDRTS环境下建立了一个典型电力系统的模型，就此模型进行实时仿真分析。
仿真结果表明，DDRTS可以实现对电力系统的实时仿真。
1 DDRTS系统介绍1.1 DDRTS系统的组成DDRTS系统主要由两部分组成，分别为硬件部分和软件部分。
DDRTS系统的硬件部分主要包括：（1）微机：对所模拟的系统进行动态实时仿真。
（2）高速信号通信系统：主要用于微机和信号转换及输入输出系统之间的数据通信。
（3）信号转换及输入输出系统：主要进行信号模拟量转换为数字量、数字量转换为模拟量以及开关量的输入和输出，包括A/D、D/A、I/O、O/I四个单元。
（4）功率放大器：进行电压或电流的幅值、相位、频率的调节。
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由于电力电子、电力系统中大量的采用高频电力电子器件，由此给实时仿真带来许多前所未有的问题。比如：如何准确的捕捉PWM信号？如何准确的产生高频PWM信号？如何设计合理的控制策略实现误差补偿等问题。
4)系统的升级和扩展问题
整个系统要具有良好的维护和升级扩展性，且维护和升级成本低廉。系统应采用COTS货架式产品和通用的总线标准，用户对设备提供商的依赖度低，便于用户后续的升级和扩展要求。
AD, 16-bits,500kS/s, +- 10V 16通道；
DA, 16-bits, 500kS/s, +-10V 16通道；
普通DO，转换速率5MHz,光电隔离, 5to28V,32通道；
普通DI，转换速率5MHz,光电隔离, 5to28V,32通道；
带时间戳TSDO,转换速率5MHz,光电隔离, 5to28V,32通道；
带时间戳TSDI,转换速率5MHz,光电隔离, 5to28V,32通道；
带时间戳的DIO主要用于PWM信号或事件信号的捕获和产生等功能。
图：实时仿真的硬件平台
3)实时PWM信号的捕捉和产生问题
电力电子、电力系统实时仿真的核心是如何精确的模拟高频开关器件的工作特性，以及这些器件工作时对电网的影响的问题。我们采取ADPSS-LAB提供的软件包来解决这些问题。
2)仿真的实时性问题
电力电子、电力系统往往在一个小范围内包含了十几个到几十个器件，相应的模型求解过程中包含了大量的矩阵计算(如：矩阵相乘，矩阵求逆等运算)，如此大的计算量无法在给定的一个几十个微秒的仿真步长内由一个CPU结算出结果。因此，为了实现实时仿真的目标，必须将大的电力电子系统解耦成几个小的子系统，每个子系统分别运行在不同的CPU上，达到降低每个CPU的计算量，实现整个系统实时仿真的目的。
ADPSS-LAB还提供了专门针对实时仿真的电力电子、电力模型库，做为对SimPowபைடு நூலகம்rSystem元件库的补充。当安装好ADPSS-LAB软件后，这些模型库被自动的添加到Simulink软件中。ADPSS-LAB提供的模型库包括：
带时间戳的整流电路模型；
带时间戳的逆变器模型；
电力电子元器件模型库；
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针对以上问题，我们分别采用以下的方法来解决。
1)建模的问题
模型开发工具采用MATLAB/Simulink和SimPowerSystem软件包。这两个软件包一方面提供了友好的图形用户界面，用户只需通过鼠标操作即可完成整个建模工作；另一方面两个软件包提供了丰富的电力电子、电力元件模型库，用户可以方便的利用这些模型搭建出各种复杂结构的电力电子、电力系统模型。另外，用户还可以将C代码编写的模型集成到仿真系统中。
ADPSS-LAB
电力电子、电力系统实时仿真方案
中国电力科学研究院
2012年10月
电力电子系统实时仿真方案
1
实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。
实时逻辑处理模型库；
事件产生信号模型库等。
2)仿真的实时性问题
对电力电子、电力系统的实时仿真问题，我们分别从软件和硬件两方面入手解决该问题。
软件方面：通过将一个大的电力电子、电力系统模型分解成多个子系统，不同的子系统算由不同的CPU单元完成计算，从而大大减小了每个CPU单元的计算任务，缩短了整个系统的计算时间，提高了实时性；不同的CPU单元间在每个步长内根据信号传递关系交换数据。
2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。
3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。
(一)RTE blockset：PWM信号处理工具包
该软件包主要用来处理PWM开关信号，其主要功能有两个：
实时产生开关事件（如：PWM信号，编码信号等）
与FPGA卡配合，实时捕捉采样间隔之间的触发脉冲，记录脉冲产生的时间以及逻辑状态的改变情况，然后在模型的计算过程中进行补偿，达到提高实时仿真精度的目的。
硬件方面：通过采用并行处理系统，为实时仿真提供相应的硬件平台。考虑到电力电子、电力系统的具体情况：一个区域通常大约有十几个或几十个电力电子、电力器件，所以推荐采用包含12个CPU core的并行处理系统,整个系统的实时仿真的步长最小可以达到20us左右。
并行计算机通过FPGA卡控制IO接口机。IO接口机本身带有AD，DA，DIO等IO模块，通过这些IO模块与实际设备相连。IO模块的性能指标如下：
PWM信号处理工具包针对电力电子元件提供了许多专业处理模块。软件安装时会自动在MATLAB/Simulink目录下添加所有的处理模块，这些模块包括：用于实时仿真的逆变器模型，整流器模型，实时逻辑处理模型库，产生事件信号模型库等。PWM信号处理工具包的工作原理如下图所示。
当需要产生PWM信号时，利用工具包提供的模块可以产生出包含时间和状态的PWM信号，特别是介于两个相邻采样间隔之间的PWM信号。产生出来的PWM信号通过FPGA卡上的TSDO模块输出。
ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势：
1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。
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软件部分：
实时操作系统：QNX
建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem
电力电子、电力系统实时仿真包
电力电子模型库
硬件部分：
并行处理系统(12-core INTEL CPU)
I/O接口模块
信号调理模块
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1)建模的问题
仿真系统能够提供友好的图形用户界面，丰富的电力电子、电力系统元件库且模型精度满足仿真要求，同时还要允许用户方便的添加自己的模型。