半实物仿真技术发展综述
半实物仿真在飞行模拟器中的应用介绍
模拟飞行器操作
通过半实物仿真技术，飞行员可 以在模拟器上操作真实的飞行控 制系统，如驾驶杆、油门、脚蹬 等，以训练飞行技能和应对突发 状况的能力。
模拟紧急情况
半实物仿真可以模拟各种紧急情 况，如发动机失效、失去控制、 失速等，帮助飞行员提高应对紧 急状况的意识和能力。
飞行控制系统测试
系统验证
通过半实物仿真，可以对飞行控制系统的功 能和性能进行验证，确保系统在各种情况下 都能正常工作。
通过半实物仿真，可以对飞行器 的气动性能进行评估和分析，包 括升力、阻力、稳定性等。
04
半实物仿真在飞行 模拟器中的优势与 挑战
优势
真实感强
灵活性高
半实物仿真能够提供与真实 飞机相似的操作界面和反馈， 使飞行员能够更好地体验真 实的飞行环境。
半实物仿真允许模
06
结论
半实物仿真在飞行模拟器中的未来展望
更高逼真度
随着技术的进步，半实物仿真将能够提供更加逼真的模拟环境，包括更精细的 视觉效果、声音和运动反馈，使飞行员能够更好地体验真实的飞行感觉。
智能化评估
借助人工智能和机器学习技术，半实物仿真将能够自动评估飞 行员的技能和决策水平，提供更准确、客观的评估结果。
半实物仿真在飞行模 拟器中的应用介绍
目录
CONTENTS
• 引言 • 半实物仿真技术的发展历程 • 半实物仿真在飞行模拟器中的应
用场景 • 半实物仿真在飞行模拟器中的优
势与挑战 • 实际案例分析 • 结论
01
引言
什么是半实物仿真？
半实物仿真是一种结合数学模型、物 理模型和计算机技术的仿真方法，通 过模拟真实系统的动态特性和行为， 来评估和优化系统性能。
持续技术创新
半实物仿真技术的研究现状及发展趋势
Vol.36 No.118舰船电子工程Ship E le ctro n ic Engineering总第269期2016年第11期半实物仿真技术的研究现状及发展趋势$郑国杨锁昌张宽桥(军械工程学院石家庄050003)摘要随着计算机技术的飞速发展，半实物仿真技术已成为现代工程技术的重要支撑力量，广泛应用于航天、电工、化工、通信，特别是军事等领域方面的工程设计研究，成为现代高技术的代表之一。
论文介绍了半实物仿真技术发展现状，并简要分析了其发展趋势。
关键词半实物仿真；仿真平台；仿真系统中图分类号TP391. 9; V216. 7 D O I：10. 3969/j. issn. 1672-9730. 2016. 11. 003Situation and Development of Hardware-in-the-loop SimulationZHENG Guo YANG Suochang ZHANG Kuanqiao(O rdnance E ngineering C ollege, Shijiazhuang 050003)Abstract W ith the rapid developm ent o f com puter technology, h a rdw are-in-the-loop sim u la tion technology has become an im p o rta n t su p p ort o f m odern pow er engineering technology. A s a m odern h ig h-te ch representative, it is w id e ly used in aerospace, e lectrician, chem ical, com m unications, especially in m ilita ry and o th e r fields o f engineering d esign T h is a rticle describes the s itu a tio n o f the h a rd-in-th e-lo op sim u la tion te chnology, and also analyzes its developm ent prospects.Key Words h ardw are-in-the-loop s im u la tio n, sim u la tion p la tfo rm, sim u la tion systemClass Number TP391. 9；V216. 7i引言仿真是20世纪40年代末随着随着计算机技 术的发展而逐步形成的一类试验研究的新兴方法[1]。
半导体仿真发展历史论文
半导体仿真发展历史论文半导体仿真技术作为一种重要的电子元器件设计和研发手段，在过去几十年取得了长足的发展。
本文将对半导体仿真技术的发展历史进行梳理和分析，以期对该领域的发展有一个清晰的认识。
半导体仿真技术最早可以追溯到20世纪50年代，当时的半导体元件设计主要依靠手工制图和实验验证。
20世纪60年代，随着计算机技术的发展，数字电路仿真技术开始应用于半导体器件设计。
这一时期的仿真技术主要集中在数字电路的逻辑仿真，用于验证逻辑电路的正确性和功能。
但是由于当时计算机运算能力的限制，对于复杂的电路仿真仍然存在局限。
到了20世纪80年代，随着计算机性能的提升和仿真软件的不断完善，模拟电路仿真技术逐渐成熟。
这一时期的仿真软件已经可以对包括晶体管、二极管在内的各种模拟电路进行精确仿真。
而在90年代，模拟电路仿真技术进一步融合了混合信号电路的仿真，开拓了更广阔的应用领域。
21世纪以来，随着半导体工艺的不断进步和器件结构的不断复杂化，半导体仿真技术也得到了飞速发展。
目前，半导体仿真技术已经可以模拟包括射频电路、光电器件等各种复杂电子元器件。
同时，基于大数据和人工智能的仿真技术也开始应用于半导体领域，为设计和研发提供了更多可能性。
总的来说，半导体仿真技术经过多年的发展，已经成为了现代电子元器件设计和研发的核心技术之一。
随着技术的不断进步，相信半导体仿真技术还会有更广阔的发展前景，为电子行业的创新和发展提供更多支持。
半导体仿真技术的发展历程可以看出，其在不断迎合电子行业的需求和发展趋势。
从最初的数字电路逻辑仿真到现在的射频、光电器件甚至人工智能仿真，半导体仿真技术已在电子行业中扮演着不可或缺的重要角色。
随着数字化时代的到来，数据处理能力的需求日益增长，对于高性能、低功耗的半导体器件提出了更高的要求。
半导体仿真技术充分发挥其作用，在设计过程中对器件进行精确仿真和验证，加速了新器件的研发周期，同时降低了开发成本。
此外，半导体器件的微缩化和集成度不断提高，要求设计过程中更高的精度和可靠性。
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、制、卫火箭控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。
半实物仿真总结
半实物仿真总结第一篇：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。
半实物仿真技术研究现状及发展趋势
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉｈ ｔ ｅｒ ｐ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｏ ｓ ｒｃ ｔ ｈ ａ ｉ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｍｐ ｔ ｒｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｃ ｕ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｈａ ｄ ｒ －ｎ ｔ ｅ ｌｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｅ ｏ ｅ ｒ ｗａ ｅ ｉ－ ｈ －ｏ ｐ ｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｓｂ ｃ ｍ ｏ ａ ｍｐ ｒ ａ ｔｓ ｐ ｏ ｔｏ ｄ ｒ ｏ ｒ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． Ａｓ ａ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｇ －ｅ ｈ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｔ ｉ ｗｉ ｅｙ ｕ ｅ ｎ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｕ ｐ ｒ ｆｍｏ ｅ ｎ ｐ ｗｅ ｎ ｉ ｅ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ ｄ ｒ ｉ ｈ ｔ ｃ ｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉ ，ｉ ｓ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｖ ａ ｒ ｓ ａ ｅ ｌ ｃ ｒｃａ ，ｃ ｅ ｉ ｌ ｏ ｍｕ ｉａ ｉ ｎ ，ｅ ｐ ｃａｌ ｎ ｍｉ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｉｌ ｓ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｄ ｓｇ ． Ｔｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｅ ｏ ｐ ｃ ，ｅ ｅ ｔｉｉ ｎ ｈ ｍ ｃ ，ｃ ｍ ａ ｎ ｃ ｔ ｓ ｓ ｅ ｉｌ ｉ ｌ ａ ｙ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｆ ｄ ｆ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉｎ ｏ ｙ ｉ ｅ ｎ ｉ ｒｉ ｅ ｃ
业化 阶段 。３ ）高级 阶段 ，Ｏ世 纪 ８ ２ ０年 代 初 以美 国 国 防高级研 究 计划 局 （ ＤＡＲ Ａ） Ｐ 和美 国陆军 共 同制 定 和 执 行 的 Ｓ ＭＮＥ ＳｍｕａｏｓＮｅｗ ｒ ） 究 Ｉ Ｔ（ ｉ ｌｔｒ ｔ ｏ ｋ 研 计划 ］ 和美 国三 军 建 立 先 进 的半 实物 仿 真试 验 室
Ｈｕ ｎ ｉ ｎ ｉｎ Ｊ ｉ ｎ ｏ ａ ｇ Ｊａ ｑ ａ ｇ ｕＪａ ｂ （ ｖ ｌＡｅ ｏ ａ ｔ ａ ｎ ｔｏ ａ ｔ ａ ｉｅ ｓｔ ，Ｙａ ｔ ｉ ２ ４ ０ ） Ｎａ ａ ｒ ｎ ｕ ｉ ｌａ ｄ Ａｓ ｒ ｎ ｕ ｉ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｃ ｃ ｙ ｎ ａ ６ ０ １
半实物仿真在化工单元操作教学中的应用
半实物仿真在化工单元操作教学中的应用半实物仿真在化工单元操作教学中的应用一、引言在化工工程领域，操作技能的培养对于学生来说是至关重要的。
然而，由于化工生产现场的危险性和复杂性，传统的教学方式往往难以满足学生的需求。
半实物仿真技术作为一种新兴的教学手段，为化工单元操作教学带来了全新的可能性。
本文将针对半实物仿真技术在化工单元操作教学中的应用进行深入探讨，并共享个人观点和理解。
二、半实物仿真技术的概念和特点1.半实物仿真技术的定义和发展半实物仿真技术是指利用虚拟现实技术和实物模型相结合的教学手段，学生可以通过操纵实物模型来进行仿真操作，并通过虚拟现实技术观察操作过程和结果。
这种技术的出现，极大地拓宽了化工单元操作教学的可能性。
2.半实物仿真技术的特点半实物仿真技术集合了实物模型和虚拟现实技术的优势，具有较高的真实性和互动性。
学生可以通过操纵实物模型来模拟真实操作，同时又可以通过虚拟现实技术观察和分析操作过程，提高了学习效果和教学质量。
三、半实物仿真在化工单元操作教学中的应用半实物仿真技术在化工单元操作教学中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1.仿真实验台的建设利用半实物仿真技术，可以建设各类化工单元操作的仿真实验台，如反应釜操作、蒸馏塔操作、流程控制系统操作等。
学生可以通过操纵实物模型进行仿真操作，通过观察虚拟现实界面获得操作反馈，真实感和学习效果大大提升。
2.操作技能的培养半实物仿真技术可以有效培养学生的操作技能。
通过实物模型的操控，学生可以熟悉化工设备的操作流程和操作要点，提高操作技能和操作经验。
通过虚拟现实技术的辅助，学生可以观察操作过程中的细节和变化，更好地理解操作原理和规律。
3.安全意识的培养化工生产现场的安全意识对于学生来说至关重要。
半实物仿真技术可以为学生提供一个相对安全的学习环境，在实际操作中培养学生的安全意识和应变能力，减少操作中的风险和事故发生。
这对于培养学生的安全意识和操作规范具有重要意义。
电网监控系统半实物仿真测试技术分析
电网监控系统半实物仿真测试技术分析摘要：介绍了一种船舶电网监控系统的半实物仿真测试技术方案，能够实现电网监控系统硬件设备与被控对象数学仿真模型对接，开展半实物仿真测试试验，从而提高监控系统的设计、测试工作效率。
该技术方案利用Matlab/Simulink 的强大功能对船舶电网监控对象进行数学建模和实时仿真，采用OPC技术实现电网监控系统的硬件设备与被控对象的数学仿真模型互联互通，从而构建了半实物仿真测试系统。
重点说明了半实物仿真测试的工作原理、技术方案及工作流程，并展望了其应用前景。
关键词：船舶电网；监控系统；半实物仿真；Matlab/Simulink；OPC船舶电网监控系统能够实现船舶电网的综合监控、综合控制、综合报警及安全保护，是确保船舶电网可靠、安全运行的重要屏障［1］。
随着现代船舶电网容量日益增大，电网监控系统涉及的监控对象数量更多、信息及控制流程愈加复杂，监控系统设计、调试工作量很大。
电网监控系统在上船安装之前，通常需开展陆上联调试验，对控制系统的功能、性能进行测试和校核。
目前的陆上联调试验一般采用实物设备对接的形式［2］，需电网监控设备以及电网被控对象设备全部生产制造完成并安装到位后才能开展。
由于参试设备数量多、特别是电网设备厂家不同且生产进度不一，采用实物设备对接形式开展陆上联调试验的工作量较大、所需资源较多、进度管理难度较大；另一方面，随着船舶电网容量不断增大，电网监控系统设计也在不断应用新技术以满足日益严格的监控需求，对于新研发的电网监控系统，其潜在的系统匹配性方面的设计缺陷往往只能在陆上联调试验阶段才有机会暴露，由于此时的监控设备、电网设备均已完成生产制造，一旦发现设计缺陷，各设备修改、返工的代价较大。
所以，传统的实物设备对接形式的陆上联调试验技术方案可能导致船舶电网监控系统研发和试验周期长、成本高，进而影响船舶建造工期和经济性，难以满足现代船舶大容量电网应用需求。
为解决上述问题，本文介绍了一种船舶电网监控系统的半实物仿真测试技术，利用Matlab/Simulink的强大功能对船舶电网监控对象进行数学建模和实时仿真，采用OPC技术实现电网监控系统的硬件设备与被控对象的数学仿真模型互联互通，从而构建了半实物仿真测试系统。
半实物仿真技术在飞行器研制中的应用
半实物仿真技术在飞行器研制中的应用导言随着航空技术的不断发展，飞行器研制的过程变得越来越复杂。
传统的试验方法在成本、时间和安全性方面存在很大的局限性。
因此，半实物仿真技术作为一种重要的辅助手段，在飞行器研制中发挥着重要的作用。
本文将探讨半实物仿真技术在飞行器研制中的应用，并分析其优势和不足之处。
半实物仿真技术概述半实物仿真技术是一种将实物和计算机仿真相结合的技术方法。
它通过建立真实的硬件系统或实物模型，并与仿真软件相连接，使得硬件系统或实物模型能够与虚拟环境进行交互。
半实物仿真技术能够模拟真实环境下的各种情况和事件，为飞行器研制工作提供了高保真度的验证和测试平台。
半实物仿真技术在飞行器研制中的应用1. 飞行器设计验证在飞行器设计的早期阶段，使用半实物仿真技术进行验证是非常重要的。
通过建立飞行器的实物模型，并结合相关的仿真软件，可以对飞行器的各项性能进行分析和评估。
例如，可以通过半实物仿真技术来验证飞行器的气动特性、结构强度和稳定性等。
这样可以大大降低实际试飞带来的风险和成本，同时加快设计迭代的速度。
2. 系统集成测试在飞行器研制的过程中，系统集成测试是一个非常重要的环节。
通过半实物仿真技术，可以将各个子系统进行模拟和集成，以验证整个飞行器系统的性能和可靠性。
这种方法可以提前发现和解决潜在的问题，确保飞行器的正常运行。
半实物仿真技术不仅可以模拟真实的工作环境，还可以模拟各种异常情况和故障，使得系统的测试更加全面和真实。
3. 飞行器操作培训在飞行器研制完成后，飞行操作员的培训是非常重要的。
通过半实物仿真技术，可以将真实的驾驶舱和飞行操作界面进行模拟，并结合相关的控制软件，提供真实的操作体验。
飞行操作员可以通过模拟场景进行训练，熟悉飞行器的各项系统和操作流程，提升其操作技能和应对突发事件的能力。
这种培训方法具有较低的成本和安全风险，同时提高了培训效果。
半实物仿真技术的优势半实物仿真技术在飞行器研制中具有以下一些优势：1.成本效益：相比于传统的实物试验，半实物仿真技术的成本要低得多。
半实物仿真技术的发展现状
半实物仿真技术的发展现状刘延斌 金光(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130022)摘要 随着国防科技事业不断发展,半实物仿真技术因其具有的诸多优点愈来愈成为科学研究必不可少的手段。
本文介绍了半实物仿真技术的现状及关键技术,并对半实物仿真的未来加以分析,最后指出智能、高效、可靠是其发展的方向。
关键词 半实物仿真;仿真技术;系统仿真1 引 言 仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段,极大地扩展了人类的视野、时限和能力,在科学技术领域起到了极其重要的作用。
近10年来,我国仿真技术得到迅速发展。
从应用的广泛程度看,已经从早期的航空、航天、火力发电和核动力发电部门扩展到今天的军事、电子、通信、交通、舰船、冶金、建筑、气象、地质、机械制造、轻工、技术训练等多种行业和部门,其应用已渗透到系统生命周期的全过程。
半实物仿真作为仿真技术的一个分支,涉及的领域极广,包括机电技术、液压技术、控制技术、接口技术等。
从某种角度上讲,一个国家的半实物仿真技术的发展水平也代表其整体的科技实力。
半实物仿真是工程领域内一种应用较为广泛的仿真技术,是计算机仿真回路中接入一些实物进行的试验,因而更接近实际情况。
这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在计算机上运行,这是在飞机与导弹控制和制导系统中必须进行的仿真试验。
2 半实物仿真技术 半实物仿真技术又称为硬件在回路仿真,在条件允许的情况下尽可能在仿真系统中接入实物,以取代相应部分的数学模型,这样更接近实际情况,从而得到更确切的信息。
这种仿真试验将对象实体的动态特性通过建立数学模型、编程,在计算机上运行。
此外要求有相应的模拟生成传感器测量环境的各种物理效应设备。
由于在回路中接入实物,硬件在回路仿真系统必须实时运行,因此半实物仿真系统可以归纳为以下几部分:①仿真计算机系统(动力学模型及程序、数据)与接口;②环境模拟设备(角运动仿真器、目标特性仿真器、目标运动仿真器、负载仿真器等);③被测实物(传感器、控制计算机、执行机构)。
对基于OPNET 的军事通信网半实物仿真技术分析
对基于OPNET 的军事通信网半实物仿真技术分析作者：吴冰来源：《中国新通信》 2018年第3期【摘要】网络仿真指的是实现网络协议认证和测试的手段，而半实物网络仿真则是指一种更为精准的网络软硬件检测技术，其是仿真研究领域的一项核心技术，对于网络而言具有极为光明的应用前景。
因此，本文基于OPNET 的概述，重点分析了基于OPNET 的军事通信网半实物仿真技术，以期为相关研究者提供科学参考。
【关键词】 OPNET 军事通信网半实物仿真技术前言：基于OPNET 网络仿真技术，笔者构建了军事通信网络半实物仿真模型。
借助SITL模块，以及时发现规划和运作过程中可能发生的问题并及时加以解决，进而为军事通信网络的优化设计提供借鉴，以此来推动我国军事通信网络的进一步发展，从而为提升部队作战能力和获得局部战争胜利奠定了坚实的技术基础。
一、OPNET 网络仿真软件的概述OPNET 网络仿真软件最早由美国OPNET Technology 公司研发，其可为通讯网模拟提供有力的技术支持，是当前世界范围内最先进的网络仿真研发平台之一。
OPNET 以OPNET Modeler为技术基础，研发出了多种面向不同客户群体的产品，其可有效实现各类通信网络体系的仿真，囊括了无线网、核心网、卫星网以及混合网等等[1]。
二、基于OPNET 的军事通信网半实物仿真技术2.1 架构网络拓扑第一，仿真实务。
基于OPNET 仿真软件，应用SITL 模型，在军事通讯网中接入一台计算机，采用ACE 捕获装置，以有效追踪、捕获和记录计算机程序中的信息数据，同时对其中的关键数据实施高阶分析，主要工作为对通信系统中的FTP 业务、字节流量以及及包传输等进行深入探究。
第二，拓扑选择。
所应用的网路拓扑类型为局部星型拓扑和总体树型拓扑。
第三，应用设备。
所选用的设备或链路都与原物种类一致。
第四，场景构建。
以某军事通信网络为基础，进行压缩和抽象处理，架构实验模型，应用了两台计算机，一台为仿真服务器，一台为半实物仿真工作平台，在前一台中建构军事通讯网络仿真模型，包括两大层次，上层包括FTP 服务器和内部局域网，而下层则囊括了三大基层部门，分别为New York、Washington 和Boston，其中Washington 半实物仿真模块又由SITL 和wkstm 两大模块构成，以此来实现数据的相互连接和传输。
半实物仿真技术概要
舵负载模拟器
随动加载系统组成
机械系统：
同轴加载方式：小力矩，一体式台体。力矩马达、摆动油缸或力 矩电机。 连杆加载方式：大力矩，分体台体。液压缸。
能源动力系统：液压、气动、电动 伺服控制系统：
力矩伺服控制：伺服阀＋液压马达、液压缸；功率放大器＋力矩 电机。力矩传感器。 位置伺服控制：电位计、光码盘、测速机。 模拟控制与数字控制：
半实物仿真系统
半实物仿真系统中的模型
对象模型与环境模型 ：包括环境效应模型 物理模型与数学模型
尽量多的物理模型 不可实现的数学模型
半实物仿真系统
相似原理与相似方法
相似原理：
几何相似、感觉信息相似、数学相似、逻辑相似 模式相似、模糊相似、组合相似、坐标变换相似
相似方法
实现方法
飞行模拟器分类
飞行模拟平台：
功能：模拟飞行器姿态和过载 用途：飞行训练模拟器 功能：模拟飞行器姿态 用途：惯性器件、导引头等制导控制部件的 测试与仿真
飞行模拟转台：
飞行模拟平台
三自由度
航向、姿态和倾斜 航向、姿态和倾斜及三个方向的过载（线加 速度）
六自由度
飞行模拟转台
运动特性模拟
转台：相对运动原理。 红外点光源/干扰光源：光斑、能量可控。 激光光源：能量、光斑大小、编码可控 电视/红外成像：图形工作站、图形显示系统
物理特性模拟
可见光：正头、背投；屏幕、球面 红外转换；电阻丝、红外CRT
半实物仿真
ADRTS的硬件体系结构
VMEbus
User Interface Processor
Compute Engine Processor
Intelligent/ nonintelligent I/O
Target Compute Engine
Host TCP/IP
Physical Hardware
ADRTS采用主辅机结构，通过用户接口处理器 UIP（User Interface Processor）和主机相互通讯， 自身有计算引擎处理器单元CE（Compute Engine Processor）来完成仿真和其他科学计算。
PLC,MultibusI,SELbus,Qbus, Sbus,TU RBOchannel
MS-DOS, Windows NT, SUN OS,Solaris,System V, HP UX,HP RT, SGI IRIX,DEC UNIX,OPEN
VMS, VxWorks
Broadcast Memory 1Gbit/s 40MB/s 星（HUB） 多膜光纤
Maximum Number of Nodes
Topology Error Handling Deterministic
Cabling
Reflective Memory
2.1G 174 M/s
10 Km 256
Ring Yes YYeess Fiber
1000BaseX Gigabit Ethernet
第七章 半实物仿真
主要内容
7.1半实物仿真的概念 7.2半实物仿真的支撑技术 7.3半实物仿真的工程实例
7.1.1半实物仿真的概念
半实物仿真 ，又称为硬件在回路仿真(hardwarein-loop simulation )，是将实物 (控制器)与在计算 机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行 试验的技术。在这种试验中，控制器的动态特性、 静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来， 因此它是一种更接近实际的仿真试验技术。这种 仿真技术可用于修改控制器设计（即在控制器尚 未安装到真实系统中之前，通过半实物仿真来验 证控制器的设计性能，若系统性能指标不满足设 计要求，则可调整控制器的参数，或修改控制器 的设计），同时也广泛用于产品的修改定型、产 品改型和出厂检验等方面。
半实物仿真技术研究及未来前景
性发 展存 在 着更 加 深远 的影 响作 用 ，然 而相 关 方面 依然 存 在 着 诸 多 问题 导致 其 发展 受 到 阻碍 。所 以要从 企业 的层 面 、政 府 的层 面 以及 市 场 的层 面三 方 面入 手 ， 同时加 强 技 术层 面 的发 展和 制度 层面 的发 展 。
ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ￣ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ 物联网
对 于仿 真 系统 ，其 主要 就 是面 向某 个 研 究 的 问题 建 立 个 系 统 ，其 组 成 与研 究 的系 统 问题 是 直接 的联 系 。一 套 仿真 系 统 ，其组 成框 架 图如 图 １ 所示 。
一
前 已经取 得 了重要 的发展 ，其未来 的发展将 会是如 下几个方 面： （ １ ）环境 特性 仿真 领域 。 由于环 境系 统组成 复杂 ，对 其 进行仿 真研究 ，涉及到力 学 、光 学、声学 、 电磁学 等 ，未 来 环境仿 真技术将 会形成视 觉 、听 觉、触觉 方面 的力 、光 、 电、热 、磁 反馈 等环 境感 知仿 真 ； （ ２ ）分布 交互 仿真 。 由 于 目前人们研 究 问题 时 ，考 虑的 因素相 对而 言 比较全 面 ，即 使 一些与待研 究 问题 只有部 分关联 的因素也 都被考虑 在 内， 如 此数量众 多 的因素， 需要 借助大量 的仿真器 或者是 实物进 行 反 应 ，这 些仿 真器 和 实物 数 量 的增 长 ，必 然会 带 来工 作 量 的增长 ，这 也使得 仿真实验 的效果大 大 降低 ， 因此 ，基于 Ｓ Ｉ ＭＮ Ｅ Ｔ 的异 构性 网络互联 的分 布交 互仿真 技术 必将是 未来 研 究的重 点，进 而指导 半实物仿真 ，降低仿 真工作量 。 ４ 结束语 在信 息化 时代 ， 高科技 技 术 必将促 进 人 类生 活环 境 水 平 不断 提 升 。仿真 技 术作 为 一种高科 技 的定量 分 析技 术 ， 在 对 问题 的分 析 研 究过 程 中 ， 必 将 会 起 着 辅 助 研 究 的作 用 。因 此 ，需 要进 一 步加 大对 其 研 究 ，进而 促 进其 在 改善 人 类生 活 过程 中发 挥更 多 的作 用 。
过程控制实验装置的半实物仿真研究
过程控制实验装置的半实物仿真研究过程控制实验装置的半实物仿真研究随着工业化的推进，过程控制技术在工业生产中扮演着至关重要的角色。
过程控制实验对于培养工程技术人才以及提高工业生产效率具有重要意义。
然而，传统的过程控制实验存在一些诸如设备成本高、操作复杂、易受环境影响等问题。
因此，研究开发一种高效、低成本的过程控制实验装置势在必行。
半实物仿真是近年来迅速发展的一种模拟技术，它结合物理装置与计算机仿真技术，使得实验系统能够同时拥有现实世界和计算机虚拟世界的优点。
在工业过程控制实验中，半实物仿真可以有效地解决传统实验装置存在的问题。
一、半实物仿真的基本原理半实物仿真技术基于物理装置与计算机仿真技术的结合，通过在物理装置上安装传感器和执行器，实时采集和反馈实验数据到计算机仿真系统。
计算机仿真系统相当于实验装置的“大脑”，通过实时计算和控制实验过程，使得物理装置与虚拟世界保持同步，完成实验目标。
二、过程控制实验装置的半实物仿真研究过程控制实验装置的半实物仿真研究包括以下几个关键步骤：1. 建立实验装置模型：根据实验需求，设计和搭建适合的实验装置，并在计算机仿真系统中建立相应的装置模型。
装置模型需要准确地反映实验装置的物理特性，如传感器和执行器的位置、控制回路等。
2. 开发数据采集与控制系统：在物理装置上布置传感器和执行器，通过数据采集系统将实时数据传输到计算机仿真系统，同时，计算机仿真系统通过控制系统实时控制物理装置的状态。
3. 搭建实验环境：通过虚拟化技术构建实验环境，实现计算机仿真系统与实验装置的数据交互。
实验环境可以提供丰富的操作界面，帮助学生理解实验原理和操作步骤。
4. 进行实验操作与数据分析：通过操作实验界面，进行不同实验场景的操作，采集实验数据，并进行实时分析。
分析结果可以帮助学生理解实验现象、掌握实验技能和提升解决问题的能力。
半实物仿真研究的核心是建立实验装置的模型，包括装置的结构和工作原理等。
红外成像制导半实物仿真现状与发展
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国 防 科 工 委 航 天 部 预 研 项 目 稿 !NNNH"%H.# 收 回 !NNNH!"H." 修
作 者 简 介 ： 贡 学 பைடு நூலகம்平 男 $. 岁 大 学 高 级 工 程 师 主 要 从 事 防 空 导 弹 控 制 与 仿 真 应 用 技 术 研 究 工 作 ， 曾 荣 获 !NN. 年 航 天 部 科 技 成 果 进 步 一 等 奖 。 ， !NNO 年 连 续 获 部 科 技 成 果 二 等 奖 。 !NN% 年
国 陆 军 导 弹 司 令 部 的 半 实 物 仿 真 ! 美
位 于 "#$%$&$ 的 红 石 兵 工 厂 的 美 国 陆 军 导 弹 司 令 部 高 级 仿 真 中 心 （ "’(） 的 半 实 物 仿 真 ， 在 高 级 制 导 武 器 系 统 的 研 制 中 发 挥 着 重 要 作 用 。 "’( 的 半 实 物 仿 真 系 统 为 负 责 战 术 精 确 制 导 导 弹 和 子 弹 头 研 制 的 计 划 执 行 官 员 与 项 目 主 管 提 供 可 靠 性 支 持 。 同 时 ， 致 力 于 支 持 陆 军 其 它 部 门 ， 成 员 国 以 及 "’( 也 )"*+ 美 国 盟 国 的 导 弹 武 器 系 统 半 实 物 仿 真 。 半 实 物 仿 真 实 现 了 在 实 验 室 内 模 拟 目 标 , 环 境 动 态 特 性 ， 检 验 系 统 的 制 导 和 控 制 特 性 。 计 算 机 控 制 目 标 、 背 景 和 干 扰 信 号 相 对 导 弹 运 动 ， 导 引 头 对 此 信 号 ， 进 行 识 别 、 处 理 ， 使 武 器 行 为 如 同 真 实 战 场 一 样 。 导 弹 的 动 力 学 特 性 随 制 导 和 控 制 系 统 硬 件 , 软 件 给 出 的 指 令 而 机 动 ， 动 力 学 特 性 被 实 时 模 拟 ， 从 而 能 够 确 定 导 弹 运 动 轨 道 并 可 以 计 算 出 拦 截 目 标 的 参 数 。 过 -. 年 的 建 "’( 经 设 、 研 制 与 开 发 ， 在 不 断 满 足 制 导 武 器 需 求 下 ， 现 已 建 成 !. 个 半 实 物 仿 真 系 统 ， 覆 盖 了 电 磁 频 谱 的 绝 大 部 分 。 !/! 毫 米 波 ! 红 外 仿 真 系 统 毫 米 波 , 红 外 仿 真 系 统 是 为 诸 如 加 农 炮 ， 火 箭 炮 等 末 段 在 重 力 作 用 下 被 动 下 降 时 传 感 器 引 信 子 弹 头 的 半 实 物 仿 真 而 特 别 研 制 的 。 在 系 统 中 进 行 半 实 物 仿 真 的 子 弹 头 可 以 是 制 导 的 或 未 经 制 导 的 ， 其 引 信 和 制 导 信 号 是 基 于 主 动 式 或 被 动 式 毫 米 波 0$ 波 段 雷 达 和 目 标 的 红 外 辐 射 的 。 毫 米 波 , 红 外 图 像 仿 真 系 统 的 核 心 部 件 是 一 个 反 射 毫 米 波 暗 室 。 它 产 生 射 频 信 号 ， 另 有 一 个 红 外 投 影 仪 提 供 目 标 与 背 景 的 红 外 特 征 图 像 。 设 备 中 的 子 弹 头 制 导 信 号 和 引 信 信 号 包 括 ： （ !） 来 自 子 弹 头 的 主 动 毫 米 波 0$ 波 段 雷 达 信 号 辐 射 进 反 射 暗 室 ， 由 特 定 的 信 号 调 制 装 置 对 信 号 进 行 接 收 ， 延 迟 和 调 制 ， 再 由 子 弹 头 接 收 反 射 室 中 辐 射 的 调 制 信 号 。 （ -） 从 目 标 反 射 回 来 的 天 空 背 景 自 然 辐 射 ， 以 及 引 入 反 射 室 并 反 射 给 子 弹 头 的 实 际 天 空 背 景 所 组 成 的 被 动 毫 米 波 信 号 。 （ 1） 由 一 套 激 光 二 极 管 模 拟 来 自 目 标 和 地 形 背 景 的 红 外 辐 射 ， 其 频 带 和 强 度 已 经 调 制 ， 以 表 示 子 弹 头 下 降 过 程 中 随 着 与 目 标 间 的 距 离 的 变 化 ， 传 感 器 视 场 中 目 标 和 背 景 红 外 图 像 也 相 应 变 化 。 （ 2） 在 模 拟 下 降 位 置 、 射 入 子 弹 头 电 子 仪 器 的 地 球 磁 场 的 模 拟 磁 强 计 读 数 。 对 于 非 制 导 的 子 弹 头 而 言 ， 传 感 器 信 号 由 目 标 特 征 波 形 和 图 像 背 景 模 型 组 成 ， 在 模 拟 下 降 的 适 当 时 候 ， 它 可 以 脱 机 计 算 并 记 录
abb公司核电半实物仿真
abb公司核电半实物仿真ABB公司核电半实物仿真ABB公司是全球领先的电力和自动化技术供应商，致力于为各行各业提供先进的解决方案。
核电是一种清洁、可持续的能源形式，在全球范围内得到广泛应用。
ABB公司在核电领域有着丰富的经验和技术实力，为核电站的运行和管理提供全方位的支持。
核电站是复杂的工程系统，涉及到核反应堆、蒸汽发生器、蒸汽涡轮发电机组等多个关键设备。
为了确保核电站的安全运行，ABB公司开发了核电半实物仿真技术，通过模拟真实核电站的运行情况，帮助人们更好地理解和掌握核电站的运行原理和操作方式。
核电半实物仿真是通过计算机软件和硬件系统，将核电站的各个部分进行精确的模拟和虚拟化。
通过这种仿真技术，人们可以在虚拟环境中进行各种操作和实验，而不需要真实投入大量资源和风险。
这种仿真系统可以模拟核反应堆的工作过程、蒸汽发生器的运行状况，甚至可以模拟各种可能的事故情况，帮助人们了解和应对各种突发事件。
核电半实物仿真技术的核心是仿真软件和仿真平台。
ABB公司开发的仿真软件可以根据用户需求，对核电站的各个部分进行精确的建模和模拟。
这些软件可以模拟核反应堆的物理过程、蒸汽发生器的热力特性、蒸汽涡轮发电机组的发电效率等。
通过这些仿真软件，人们可以观察和分析核电站的运行情况，优化操作方式，提高发电效率。
除了仿真软件，核电半实物仿真还需要一个仿真平台来支持。
这个平台可以是一个真实的控制室，也可以是一个虚拟的控制室。
在这个仿真平台上，人们可以通过各种控制设备和显示屏，对核电站进行操作和监控。
通过这个仿真平台，人们可以实时了解核电站的运行状况，及时发现和解决问题。
核电半实物仿真的好处是显而易见的。
首先，它能够提供一个安全的环境，让人们进行各种操作和实验，而不需要真实投入大量资源和风险。
其次，它可以帮助人们更好地理解和掌握核电站的运行原理和操作方式，提高工作效率。
最重要的是，它可以帮助人们预测和应对各种可能的事故情况，提高核电站的安全性和稳定性。
半实物仿真在化工单元操作教学中的应用
半实物仿真在化工单元操作教学中的应用1. 引言在化工领域的教学中，传统的教学模式往往存在着一些问题，比如实验设备成本高昂、操作过程中存在安全隐患等。
半实物仿真技术在化工单元操作教学中得到了广泛的应用。
本文将对半实物仿真在化工单元操作教学中的应用进行深入探讨，并结合个人观点和理解进行分析。
2. 半实物仿真技术的概念和特点2.1 半实物仿真技术的定义半实物仿真技术是一种通过计算机模拟实验仪器和设备，再通过实际操作来完成实验的一种教学技术。
2.2 半实物仿真技术的特点- 通过计算机模拟实验，可以大大降低实验设备的成本。
- 操作过程更加安全，避免了操作中的安全隐患。
- 可以模拟真实工业现场的操作环境，使学生更加贴近实际工作场景。
3. 半实物仿真在化工单元操作教学中的应用3.1 在分离技术实验中的应用在化工领域的分离技术实验中，学生需要掌握各种分离技术的原理和操作方法。
半实物仿真技术可以模拟各种分离技术的操作过程，让学生在虚拟环境中进行实验操作，从而更好地掌握相关技能。
3.2 在反应工程实验中的应用在反应工程实验中，学生需要进行各种化学反应操作。
半实物仿真技术可以模拟各种化学反应的操作过程，并结合实际的反应动力学和热力学参数，让学生在虚拟环境中进行实验操作，从而更好地理解反应原理和反应机理。
3.3 在安全操作技术实验中的应用在化工领域的实际操作中，安全是首要考虑的因素。
半实物仿真技术可以模拟各种操作中可能出现的安全隐患，让学生在虚拟环境中进行操作，从而更好地培养学生的安全意识和应急处理能力。
4. 个人观点和理解我对半实物仿真在化工单元操作教学中的应用持积极的态度。
在我看来，半实物仿真技术不仅可以降低教学成本、提高操作安全性，更重要的是可以让学生在虚拟环境中进行实验操作，提高他们的实际操作能力和应变能力。
通过这种方式，学生可以更好地掌握化工技术，为将来的工作做好充分的准备。
5. 结语本文对半实物仿真在化工单元操作教学中的应用进行了全面评估，深入探讨了其在分离技术、反应工程、安全操作技术实验中的应用，同时结合个人观点和理解进行了分析。
全地面起重机半实物仿真系统的设计与实现中期报告
全地面起重机半实物仿真系统的设计与实现中期报告一、项目背景随着工业自动化和信息化的不断发展和进步，全地面起重机作为一种重要的物流设备已经在现代工业生产中得到了广泛的应用。
在大型物流仓库、轮胎生产、钢铁厂等行业，全地面起重机能够完成高效的物流搬运工作。
为了提高全地面起重机的安全性、保障其正常运行，我们需要开发一套全地面起重机半实物仿真系统，以实现对全地面起重机的自动化控制和状态监测。
二、项目目的本项目的主要目的是设计并实现一套全地面起重机半实物仿真系统，具体包括以下几个方面：1. 实现全地面起重机的控制策略和控制算法，提高操作效率和安全性;2. 实现全地面起重机的状态监测和故障诊断功能，以提高全地面起重机的可靠性、稳定性和安全性;3. 实现全地面起重机的运动模拟功能，以便实验室进行控制策略算法的验证和修改。
三、项目计划1. 项目要求完成时间：3个月。
2. 项目分阶段完成，分为前期研究和设计、中期开发和测试、后期验收和调试三个阶段。
3. 中期报告目标：完成系统的主要框架和核心功能，展示系统开发进度和实验结果。
四、技术路线1. 系统架构全地面起重机半实物仿真系统主要由三部分组成：控制系统、故障诊断系统和仿真系统。
其中，控制系统负责全地面起重机的自动化控制，故障诊断系统负责全地面起重机的状态监测和故障诊断，仿真系统负责全地面起重机的运动模拟。
2. 技术选型控制系统采用PLC控制器和伺服电机进行控制；故障诊断系统采用传感器和智能分析算法进行状态监测和故障诊断；仿真系统采用SolidWorks三维建模软件和MATLAB/Simulink仿真平台进行模型建立和控制策略算法验证。
五、中期工作进展1. 完成系统需求调研和分析，明确系统功能和性能要求。
2. 已完成控制系统和故障诊断系统的开发和测试，能够实现基本的控制和状态监测功能。
3. 已完成仿真系统的设计和建立，能够进行全地面起重机的运动模拟。
4. 已完成系统的集成测试，能够实现整个系统的功能并进行联合测试。
半导体行业的仿真与建模技术创新
半导体行业的仿真与建模技术创新随着科技的不断进步，半导体行业在过去几十年取得了巨大的发展和突破。
在这个高度竞争的行业中，为了保持竞争力和创新力，仿真与建模技术成为了不可或缺的工具。
本文将探讨半导体行业中的仿真与建模技术，以及它们在技术创新中的作用。
一、半导体行业的发展与挑战半导体行业作为现代电子技术的基石，对于其他产业的发展起到了至关重要的作用。
然而，半导体行业也面临着许多挑战。
首先，市场需求不断变化，要求半导体产品在性能、功耗和成本等方面都有所提升。
其次，半导体制造过程的复杂性使得产品开发周期长、成本高。
此外，不断发展的新材料和新技术对半导体制造工艺提出了更高的要求。
二、仿真与建模技术在半导体行业中的地位仿真与建模技术是通过建立数学模型和算法来模拟真实系统或过程的工程方法。
在半导体行业中，仿真与建模技术可以应用于多个领域，例如器件设计、工艺优化、电路验证等。
它们能够帮助工程师更好地理解和分析半导体器件和工艺的行为，提供定量的性能指标和优化方案。
三、器件仿真与建模技术的应用半导体器件的仿真与建模技术主要用于预测器件的性能和行为。
通过建立器件的物理模型和数学模型，可以准确地预测器件的电学特性、热学特性、光学特性等。
这些预测结果可以帮助工程师优化器件设计，改进器件性能和可靠性。
四、工艺仿真与建模技术的应用半导体工艺的仿真与建模技术主要用于优化制造过程、提高生产效率和降低成本。
通过建立工艺过程的数学模型和计算模型，可以模拟和优化不同工艺条件下的半导体器件制造过程。
这些模拟结果可以帮助工程师找到最佳的工艺参数，提高产品的质量和一致性。
五、电路仿真与建模技术的应用电路仿真与建模技术主要用于验证和优化电路的性能。
通过建立电路的数学模型和电路元件的特性模型，可以模拟和分析电路的功能、时序和功耗等。
这些仿真结果可以帮助工程师调试电路、验证电路的正确性，并优化电路的性能和功耗。
六、仿真与建模技术在技术创新中的作用仿真与建模技术在半导体行业中扮演着关键的角色，它们可以帮助工程师在产品设计和工艺制造过程中提前预测和解决问题。
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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。
图1 半实物仿真系统原理框图半实物仿真系统是虚、实结合的系统，它具有以下特点：(1)建立仿真模型。
任何仿真模型的实现，都必须建立被仿真对象实体的数学模型。
除建立被仿真实体的数学模型，还应建立环境模型，例如飞行仿真系统中大气环境（气压、气温、阵风、扰动气流等）模型、地理环境（地形、地貌）模型等。
(2)实物的接入与仿真环境的生成。
实时仿真系统一般都接入实物系统，例如将发动机仿真系统进行含实物仿真试验。
各种物理效应设备将模拟生成实物系统所需要的物理环境，通过物理效应设备和接口使仿真计算机和接入的实物系统构成一个完整的含实物仿真系统。
(3)系统仿真试验。
系统仿真试验具有良好的可控性、无破坏性，可多次重复，经济、安全、不受气象条件和场地环境的限制。
(4)系统仿真的应用。
系统仿真技术可广泛应用于国防、能源、水利、工业等工程领域和非工程领域，也可广泛应用于产品研制的方案论证、设计分析、生产制造、试验评估、人员训练的全过程。
(5)系统仿真的实时性。
仿真计算机从“并行”计算的模拟计算机发展到“串行”计算的数字计算机，其中突出的技术关键是如何保证仿真系统的运行实时性。
实时性体现在循环迭代计算的帧周期上，应根据仿真系统内的信息变化速率快慢选定帧周期。
联网仿真的网络延迟和物理效应设备的时间延迟都将影响仿真系统的实时性。
1.4半实物仿真工作流程用户在进行半实物仿真时，一般要经历以下“瀑布式”流程，如图2所示，对实际系统建模，进行纯数学仿真（即数学仿真模型），对模型进行修改，设计定型，将模型中部分数学化的模型用实物代替作实物实时仿真，再修改模型进行仿真，最后确定模型。
完成了数学模型的建立和仿真验证后，用户可以建立半实物实时仿真系统。
在Matlab/Simulink系统平台上建立半实物实时仿真系统十分简便，即将原来的用数学方法表达的输入、输出信号模型用实际的I/O板替换，然后对硬件目标进行描述，生成实时代码，将实时代码下载到本地仿真平台上，最后运行模型、进行仿真数据监视并可以在线修改仿真模型的数学部分。
图2 半实物仿真流程2、主要半实物仿真系统2.1 dSPACE半实物仿真平台在半实物仿真系统中，由于实物的引入，需要模拟这些部件的真实工作环境和激励信号，还需要以一些专用的物理仿真模型加以实现。
半实物仿真作为替代真实环境或设备的一种典型方法,既提高了仿真的逼真性，又解决了以前存在于系统中的许多复杂建模难题，因此半实物仿真成了主要的发展方向。
另外，在开发的初期阶段，需要快速地建立控制对象原型及控制器模型，并对整个控制系统进行多次离线的及在线的试验来验证控制系统软、硬件方案的可行性，这个过程称之为快速控制（RCP）。
dSPACE 实时仿真系统为半实物仿真和RCP 的应用提供了一个协调统一的一体化解决途径。
dSPACE 是基于MATLAB/Simulink 的控制系统开发及测试的工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接。
dSPACE实时系统拥有高速计算能力的硬件系统，还拥有方便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。
2.1.1 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实时系统与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。
dSPACE实时仿真系统的结构如图3所示。
图3 dSPACE半实物仿真系统框图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：➢组合性强。
使用标准组件系统，可以对系统进行多种组合。
➢过渡性好，易于掌握使用。
与MATLAB/Simulink无缝连接，方便地从非实时分析设计过渡到实时分析设计。
➢快速性好。
用户可以在几分钟内完成模型/参数的修改、代码的生成及下载等工作，大大节省了时间和费用。
➢实时性好。
一旦代码下载到实时系统，将独立运行，不会产生对试验过程的中断。
➢可靠性高。
dSPACE 系统软硬件均为精心设计、制造和调试的，无兼容性问题，可以信赖。
➢灵活性强。
允许用户在单板/多板系统、单处理器/多处理器系统、自动生成代码/手工编制代码进行选择，适应各方面的应用需求。
➢基于PC 机、WINDOWS 操作系统，其代码生成及下载软件、试验工具软件都基于WINDOWS 操作系统，硬件接口采用标准总线，方便掌握使用。
2.1.2 dSPACE 软件环境介绍2.1.2.1 代码的生成及下载软件描述控制系统的C代码可以由Simulink方框图自动生成并下载到实时系统硬件中，这项工作主要由MATLAB/RTW与dSPACE系统中的RTI 来完成。
RTI 的使用方法就是用图形方式从dSPACE的RTI库中选定相应的I/O模型，将其拖放到用Simulink搭建的系统模型方框图中，并指定I/O参数以完成对它的选定，选定后，只要用鼠标点击一下对话框中的Build命令，RTI就会自动编译、下载并启动实时模型。
另外，RTI还根据信号和参数产生一个变量文件，可以用dSPACE的试验工具软件如ControlDesk来进行变量的访问。
当仿真系统比较复杂时，就需要RTI-MP的帮助以完成多处理器系统的设计并建立多处理器网络结构。
2.1.2.2 测试软件dSPACE 提供的测试软件主要有：ControlDesk 综合实验环境、MLIB/MTRACE 实现自动试验及参数调整软件。
（1）ControlDeskControlDesk 是dSPACE 公司开发的新一代综合试验和测试软件工具，提供对试验过程的综合管理，它可实现的功能包括：➢对实时硬件的可视化管理➢用户虚拟仪表的建立➢变量的可视化管理➢参数的可视化管理➢试验过程的自动化（2）MLIB/MTRACE利用MLIB和MTRACE，可以大大增强dSPACE实时系统的自动试验能力。
使用这两个库可以在不中断试验的情况下从MATLAB直接访问dSPACE板上运行的应用程序中的变量。
甚至无需知道变量的地址，有变量名就足够了。
这样就可以利用MATLAB的数字计算及图形能力进行顺序自动测试、数据记录和控制参数的优化。
MLIB和MTRACE联合使用可组成一个完美的整体。
有MATLAB强大的计算能力做支持，可以自动执行所能想到的任何试验。
比如控制器的优化：用MTRACE记录数据，然后将数据传送给MATLAB，MATLAB自动计算出新的控制器参数，并通过MLIB送回处理器板或控制板。
总之，dSPACE是进行基于Simulink模型半实物仿真和实时控制的首选工具，利用以上软件工具可以完成从系统建模、分析、离线仿真到实时仿真的全过程如图4所示。
图4 利用dSPACE实时仿真过程2.1.3 利用dSPACE进行控制系统的开发在进行控制系统的开发时，常常需要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。