实时仿真技术
军事作战指挥系统的实时仿真与优化
军事作战指挥系统的实时仿真与优化军事作战是一项极其复杂且危险的任务，要求军事作战指挥系统能够快速准确地识别敌方目标、进行实时决策，并指挥作战部队实施行动。
为了提高作战效率和降低战争风险，军事科技研究人员一直致力于开发实时仿真与优化技术，以提供更好的作战指挥系统。
实时仿真是指在实际作战环境中，通过计算机模拟战场情景，对各种作战行动进行快速、准确的仿真。
实时仿真技术可以模拟敌方动态行为、作战环境变化等因素，并提供实时数据给指挥官进行分析和决策。
通过实时仿真，指挥官可以更好地评估作战方案的有效性、调整战术策略，有效避免错误决策带来的损失。
优化技术是指通过数学建模、算法分析等方法，对作战指挥系统的决策过程进行优化。
在军事作战中，指挥官所面临的决策问题往往涉及多个目标、多个约束条件，而且常常面临不确定性。
优化技术可以帮助指挥官找到最优的决策方案，使得战斗部队的效能最大化。
军事作战指挥系统的实时仿真与优化技术在实际应用中发挥了重要作用。
首先，实时仿真技术能够提供实时、准确的战场信息，帮助指挥官了解敌方动态、作战环境变化等情况，从而做出更加明智的决策。
其次，优化技术能够提供最优的决策方案，使得作战效果最大化，并有效提高战斗部队的生存能力。
最后，实时仿真与优化技术还可以用于训练和评估军事指挥人员的能力，提高他们的战场应对能力和决策水平。
然而，军事作战指挥系统的实时仿真与优化仍然面临一些挑战。
首先，战场环境的复杂性，如地理地形变化、交通状况等，给实时仿真和优化带来了困难。
其次，数据的获取和传输也是一个难题，由于战场环境的不确定性和不稳定性，数据的准确性和实时性都是挑战。
再次，指挥官的主观因素和判断能力也对实时仿真和优化的准确性和有效性产生影响。
为了克服这些挑战，科技研究人员可以采取一系列的措施。
首先，他们可以利用现代化的传感器和通信技术，收集和传输战场环境的各种数据。
其次，他们可以借鉴人工智能和大数据分析等技术，对海量的数据进行挖掘和分析，提取有用的信息。
电力电子、电力系统实时仿真技术研究
关键 词： 实时仿真； 暂态； 计算机集群； 多核 ； 仿真步长 ； 梯形数值 积分 法 仿真时， 当 ３ 仿真的实时性分析。 ． １ 输电线路互联的电站 阵的计算结果存储在计算机的内存中。 Ｃ Ｕ直接 组成电力系统网络，各电站信号以光速在输 电线 电力 电子器件的开关状态发生变化时 ，Ｐ 路中传播。 然而信号具有传输延迟， 这种延迟 调用计算结果 ， 并目 从而节省了运算时间， 使模型能够 此外， 还可以采用实时产生开关信 随线路的长度而变化。因此 当仿真步长小于传输 用于实时仿真。 延迟时， 对电站和线路并行仿真是可行的 ， 否则实 号， 实时捕捉采样间隔之间的触发信号， 记录信号 及逻辑状态的改变情况 ， 然后在模 实时仿真系统。 时仿真是无法实现的。电站包括无源器件、发电 产生的时间以 现在较前沿的电力电子、电力系统仿真软件 机、 电动机、 控制系统等。大多数控制系统的时间 型的计算过程中进行补偿， 达到实时仿真的 目的。 ３ 仿真系统的仿真精度和数值稳定性的问 ４ 是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的全 常数远大于仿真步长，因此这些控制系统可独立 数字实时仿真软件， ｅ Ｅ ｓ 。 如 Ｍ Ｇ ｉ 与前两代仿真系 仿真 ， ｍ 与电站节点方程并行处理 ， 整体准确性不受 题分析。传统 Ｅ 电力系统仿真通常采用 Ｐ ＰＣ ， Ｓ ＩＥ 统相比ｅ Ｇ ｉ ＭＥ ｓ ｍ具有以下优势： 影响。将传输线路 、 电站、 控制系统分解为并行子 仿真软件和在梯形数值积分法基础上编制的仿真 （ ）即可以对电力系统机电和电磁暂态分别 任务 ， １ 这些子任务分配到不同的 Ｃ Ｕ上计算。每 软件， Ｐ 实例计算表明， 当步长△ 选取适 当时， ｔ 其仿 ＳＩＥ 当选择 进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混 仿真时步开始， 分别计算每—任务； 仿真时步结 真结果与 Ｐ ＰＣ 仿真软件所得结果相符。 合系统进行实时仿真 。 束， 各子任务相互交换信息。 较大步长时，利用梯形数值积分法基础上编制的 （） ２ 仿真精度高 ： Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ实时仿真结果 与 多节点、密集结构的电力系统往往具有以下 仿真软件仍可得比较满意的结果， 而用 Ｐ Ｐ Ｃ Ｓ ＩＥ仿 公认的离线分析软件 Ｅ Ｔ － Ｖ的仿真结果 吻 特点 ： Ｍ ＰＲ 一是距离近 ， 不像大的陆地电力 网， 同电 真软件有可能出现发散。而针对含开关元件的电 木 站或设备之间有着几十 、 几百 、 甚至上千公里； 密 力系统进行仿真， 梯形积分法就在仿真精度和数 合。 （ ）良好的升级和扩充性：ＭＥ ｓｍ硬件采 集结构的电力系统的电站与设备之间的距离最多 值稳定性 匕 ３ ｅ Ｇｉ 出现了问题。 针对这种问题， Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ —些改进的求解算法， ａｔ ａ ３ 如： ５ ｒ 等算法。 ｒ 、ｔ 用基于 Ｐ ｌ ｔ 的计算机集群，当仿真的系统 百多米 ； ＣＣ ｓ ｒ ｕｅ 二是节点数密集 ， 与近距离相适应的电 提供了 ３ ５仿真系统的升级和扩展问题分析。 仿真系 规模增大时 ， 只需增加 Ｃ Ｕ的数 目 Ｐ 和增大 内 存容 力系统的节点全集中在一起 ，—个区域通常大约 量 即可 。 有几十个电力器件。 对于此类多节点、 密集结构的 统硬件平台—般采用基于 Ｐ ｌｓ ｒ Ｃ Ｃｕ ｅ 的计算机集 ｔ ２ 系统 组成 Ｐ 电力系统，现有的所有仿真软件均无法解决实时 群，当被仿真的电网规模增大时，只需增加 Ｃ Ｕ 这种方式与传统的 Ｓ Ｉ Ｇ ｅ Ｇ ｓｍ实时仿真系统包括两部分：主机 仿真问题。可行的处理方法是在系统中加人专门 数 目和增大内存容量即可。 ＭＥ Ａ ｉ 和 目标机 。 开发的解耦元件。通过解耦元件可以将—个复杂 图形工作站模式 比较具有很大的扩展和升级优 在将来的仿真系统 中会大量应用， 是仿真硬件 主机为运行 Ｗｉｄ ｗ 操作 系统 的普 通 Ｐ 的电力系统模型分解成几个独立的子系统 ，通过 势 ， ｎｏ ｓ Ｃ 机， 其中药功能如下 ： 将不同的子系统分别放在多个 Ｃ Ｕ上运算 ， Ｐ 达到 平 台的发 展趋 势。 总结 （） １模型开发 降低每—个 Ｃ Ｕ的计算量， Ｐ 实现整个系统实时仿 （） ２离线仿真 真的目的。 在硬件方 面 ，整个实 时仿真 系统采用 Ｐ ｃ （） ３模型分隔和代码的 自 动生成 对于那些需要更短仿真步长 （ 如纳秒级的用 Ｃｕｔ 的 — ｌ ｅ ｛算机集群， ｓｒ ｒ 不同计算机之间通过实时 户） ，利用当前较先进 的软件包 （ ： Ｅ ｓ 网络通讯 ， 如 ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ 从而保证系统实时仿真步长可以达到 （ 搬 的控制 ４ （ ） 交互 ５人机 Ｘ Ｇ）可以将电力 系统模 型编译成能够在 Ｆｅａ Ｕ 级别； Ｓ ｌ Ｓ 在软件方面运用求解器、 并行算法以及利 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的高速并行处 用成熟的模型库 ， 从软件相应方面满足了实时仿 目 标机是模型实时运行的平台。主机上开发 卡上运行的实时代码 ， 好的电力系统模型通过以太 网下载到 目 标机上 ， 理能力实现系统的实时仿真。比 ， ｌ外 还可以建立电 真对时间相应的需求， 为电力电子、 电力系统仿真 该技术将会对电力电子、 电力系统仿 目标机包括 Ｉ Ｏ板卡，通过 Ｉ Ｏ板卡和功放设备与 力器件库 ， 用户可以直接利用模型库中的元件搭 提供了可能， 实际的电力设备进行数据交换。 建 自己的仿真系统。 真产生深远影响。 ３ 建模问题分析。建模： ． ２ 即根据研究对象的 参考 文献 目标机的特点如下： ｌ 】 电 机械 工业 出版 （） １采用多 Ｃ Ｕ以及多核技术的高性能硬件 基本物理规律，对物理系统写出描述其运动规律 【 周克 宁． 力 电子 技 术 北 京 ： Ｐ 平 台。 的数学方程， 即数学模型的过程。 社 ．０ ４ ２０ ． Ｊ 电力系统分析Ｉ Ｉ 武汉 ： 华中科技大学出 （） Ｎ ２Ｑ Ｘ实时｝作系统。 模 型开发工具一般 采用 ＭＡＩ Ａ ｉｕｉｋ 【何仰赞． Ｂ ｍｌ ２ Ｌ ｎ （） ３仿真模型在多个 Ｃ Ｕ 或多核 ） Ｐ（ 上并行执 等工具 ，以及市场上专门针对电力系统实时仿真 版社 ．０ ２ ２ ０． 行。 的电力元件模型库， 比如： 带时间戳的整流电路模 ［赫培峰 ， ３ 】 崔建江， 睾计算机仿真技树 Ｍ． 溽ｌ． Ｊ 北京： （）基于 Ｆ Ｇ ４ Ｐ Ａ的高精度 Ｉ Ｏ模块 ，Ｐ Ａ的 型库、 ＦＧ 带时间戳的逆变器模型库、 改进的电力电子 机械 工业 出版社 。０ ２ｏ 工作频率为 １０ 。 ０ Ｈｚ 元器件库 （ 包含了常用的电力电子设备元件） 、 实 【 李国勇， ４ 】 谢克明， 杨丽娟． 计算机仿真技术与 （） ５所有 Ｉ Ｏ板卡均带有信号调理模块。 时逻辑处理模块库、 事件信号产生模块库等。 Ｃ 一 基于 ＭＡｎＡＢ的控制系统 ＡＤ 第二版 北 （） ６实时与超时仿真模式。 ３ ３开关器件的实时仿真分析。 随着高频电 力 京 ： 工业 出版社 ．０ ８ 电子 ２０ ． 安世奇． 系统计算机仿真技术哪 北 控制 基于 Ｐ Ｓ Ｍ Ｍ永磁电机有限元模型的实时仿 开关器件越来越多的应用到电力系统 中，如何在 阁 曹梦龙， 真 实时仿真的过程中准确的模拟高频开关设备的工 京： 化学工业出版社，０ ９ ２０． ３电力系统实时仿真存在的问题分析 作情况， 是电力系统实时仿真 的问题。 【《 为 ｑ 电力电 电 子 路仿真的数值积分法及与 ＰＰＣ Ｓ ＩＥ （＞ 真的实时性问 。 １仿 题 此 ，需 要采用 一些 专门 的算法 求解器 （ 比如 的对 比》 电子信息科技文献数据库［ ￣Ｌ会议论 Ｅ １ Ｂ ． （） ２建模问题分析。 Ａ Ｔ Ｍ元件进行实时仿真。通过求解器可以预 【Ｉ 系统保 护与控 制ｉ ２ ｏ （５． ７电力 ｚ ｏ ８１ ） １ （） ３开关器件的实时仿真问 。 题 （ 填 ４ 精度与数值隐定性问题。 计算开关状态 ， 通过在实时仿真前 ， 预先计算出系 『高 电￣ ｇｉＩＯ ７ １） ８ １ ｚ． Ｏ （ １． ２ （肋 真系统的升级和扩展问题分析。 ５ 统中不同电力器件开关状态对应的矩阵 ， 并将矩
SAR电子对抗实时视景仿真技术研究与应用的开题报告
SAR电子对抗实时视景仿真技术研究与应用的开题报告一、选题背景及意义目前，随着无人机、导弹、战斗机等各种飞行器的广泛应用，电子对抗技术的研究已经成为了军事领域中一个非常重要的方向。
在电子对抗技术的研究中，SAR（合成孔径雷达）电子对抗是一个非常重要的方向，该技术可以帮助军方在战斗中实时获取敌方军事目标的相关信息，以便更好地进行决策，并在战斗中打击敌方军事目标。
为了更好地进行SAR电子对抗的研究与应用，我们需要开发可靠的实时视景仿真技术，该技术可以在仿真环境中模拟出不同场景下的SAR电子对抗情况，从而帮助军方进行战术决策，提高指挥决策的准确性和实战能力。
二、研究内容及形式本文的研究内容主要集中在SAR电子对抗实时视景仿真技术的研究与应用，包括以下几个方面：1、SAR电子对抗的基本原理研究。
2、SAR电子对抗实时视景仿真系统的需求分析与设计。
3、基于Unity3D游戏引擎的实时视景仿真系统研究。
4、实时视景仿真器中敌我双方数据信息的交互与处理。
5、基于仿真结果的实时决策分析方法研究。
采用文献研究、实验分析和案例研究等方法，对SAR电子对抗实时视景仿真技术进行了详细的研究，并为军方提供了相关的仿真系统和决策分析方法，从而帮助军方更好地进行战术指挥。
三、预期目标及可行性分析本文的预期目标主要包括以下三个方面：1、开发出一款基于Unity3D的SAR电子对抗实时视景仿真系统，该系统可以在仿真环境中模拟出不同场景下的SAR电子对抗情况，以帮助军方进行战术指挥。
2、提出一种基于仿真结果的实时决策分析方法，该方法可以根据仿真结果提供实时决策支持，帮助军方更好地进行战术指挥。
3、通过相关实验的验证，验证SAR电子对抗实时视景仿真技术的可行性和有效性。
本文的预期目标是可以实现的，因为该技术已经成熟，并且可以通过实验进行验证，同时，该技术还有非常广阔的应用前景，可以为军方提供更好的战术指挥支持。
四、研究计划及进度安排本文的研究计划及进度安排主要是分为以下几个阶段：1、研究阶段（2周）：对SAR电子对抗实时视景仿真技术的相关文献进行分析和研究，明确SAR电子对抗实时视景仿真技术的核心原理和技术要点。
电力系统实时仿真技术研究综述
中图分 类号 ：Ｔ ４ Ｍ７ ３Fra bibliotek文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ －８７ ２０ ） ８０７ －８ ０ ３ ９ （０ ６ １－０ ９０ ４ －
０ 引言
目 前在 Ｐ Ｃ机上广泛使用的仿真软件如 Ｅ Ｐ 、 Ｍ Ｔ Ｎ Ｔ Ｍ Ｃ Ｐ Ｓ Ｅ】 Ｅ Ｏ Ａ 、Ｓ／ ｌ 等是电力系统试 验研究 和调度
庞大， 电力 系统 的运行 也 随之 越来 越 复杂 ， 生 的事 发
故越来越难以用传统 的分析方法预｝ 。在我 国， 贝 ０ 随 着三峡电站的建设 、 电东送工程 的实施 和全国联 西 网工程的推进 ， 既有交流线路 ， 又有直流线路 ， 还包 括诸如无 功 静止 补 偿 器之 类 的 电力 电子 设备 和 ＦＣＳ Ａ Ｔ 装置的全 国统一 电网将 使 电网的安全稳定 运行控制变得 十分复杂。这对电力系统仿真技术提 出了更高的要求。实时仿真技术继承 了数字仿真软 件和模拟仿真器 的优点 ， 体积小 、 建设周期短 、 功能 强 大 ， 于ｉ 试 的系 统可 实 时闭环 运行 ， 是 以前 的 对 贝 ４ 这 仿 真 系统所 无法 比拟 的。本 文讨论 了现有 电力 系统 实时数字仿真的分类 、 自特点及系统的现状和存 各 在 的一 些 问题 。
运行 的重要工 具 软件 。由于它们 都 属 于非实 时 离线
性技术 。若有实物 系统介 入仿真 系统 ， 必须要求其 仿真速度 与电力系统实 际动态过程完 全一致 ， 这种 仿真 称 为 电力 系统实 时 仿真 。 电力 系统 实时 仿
真按发展阶段可分 为物理仿 真、 数模混合仿真以及 数字仿真三种类型 。 １１ 电力 系统 动 态模 拟仿 真 。 电力系统动模实验仿真系统是最早出现的进行 电力 系统 研究 的实 时 仿 真工 具 。 电力 系 统动 模实 验 室的硬件通常按相似理论 由若干台按 比例缩小的电 机、 一定 数量 的 霄 型 线 路 模 型 、 源 、 荷 、 关 模 电 负 开 型 以及相 应 的监 测 、 制 系 统组 成 。通 常 用 来 进 行 控
DCS与数字孪生技术的融合实现实时仿真与优化决策
DCS与数字孪生技术的融合实现实时仿真与优化决策DCS（分散控制系统）与数字孪生技术是当今工业领域的两个热门话题。
它们分别代表了传统工业自动化管理和现代信息技术的发展方向，两者的融合将带来重大突破和创新。
本文将探讨DCS与数字孪生技术的融合，以实现实时仿真与优化决策，并进一步讨论其在工业生产中的应用潜力。
一、DCS的基本概念和应用DCS是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统。
它由多个分布在不同位置的控制器组成，通过分散的方式进行数据采集、处理和控制。
DCS主要应用于化工、电力、石油等工业领域，以实现对工艺参数的可视化监控和自动化控制，提高生产效率和质量。
在传统的DCS系统中，操作人员通过人机界面（HMI）进行监控和操作，从而实现对生产过程的控制。
然而，由于传统DCS系统缺乏对生产过程的深入分析和预测能力，无法进行实时的仿真和优化决策。
二、数字孪生技术的基本概念和应用数字孪生技术是指通过数学建模和仿真技术，将物理实体与数字模型进行深度集成，实现对物理实体的全生命周期管理和全方位分析。
数字孪生技术可以在虚拟环境中对物理实体进行仿真，并通过与实时数据的对比，分析物理实体的运行状态和性能。
数字孪生技术主要应用于工业制造、能源、交通等领域。
通过数字孪生技术，可以实现对设备状态的监测与诊断、生产过程的预测与优化，从而提高工业生产的效率和可靠性。
三、DCS与数字孪生技术的融合DCS与数字孪生技术的融合，可以实现对生产过程的实时仿真和优化决策。
首先，利用DCS系统采集到的实时数据，构建数字孪生模型，实现对生产过程的虚拟仿真。
通过在数字孪生模型中进行实时仿真，并与实际生产过程进行对比，可以准确地分析和预测生产过程的状态和性能。
其次，在数字孪生模型的基础上，可以进行优化决策。
通过对生产参数和工艺流程进行调整和优化，可以最大程度地提高生产效率和产品质量。
基于数字孪生模型的优化决策可以通过DCS系统的控制器进行实时执行，从而实现对生产过程的实时优化。
电力系统全数字实时仿真技术
电力系统全数字实时仿真技术
刘水;王海群;王致杰;孙丛丛;朱谷雨;白颖
【期刊名称】《科技与创新》
【年(卷),期】2017(000)018
【摘要】电力系统数字仿真已成为电力系统试验研究、规划设计和调度运行的重要工具。
介绍了电力系统仿真技术的分类方法及现状，讨论了现有电力系统数字仿真软件和系统的发展趋势。
认为电磁暂态与机电暂态混合仿真、多时间尺度全过程动态仿真和大规模实时仿真系统将是我国电力系统仿真技术的主要发展方向，多时间尺度混合仿真和跨平台混合仿真是当前研究的热点。
【总页数】3页(P20-22)
【作者】刘水;王海群;王致杰;孙丛丛;朱谷雨;白颖
【作者单位】[1]上海电机学院电气学院,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
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3.“电力系统全数字实时仿真关键技术研究、装置研制和应用”项目荣获国家科技进步一等奖
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5.电力系统全数字实时仿真装置获国家科技进步一等奖
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电力系统实时仿真技术研究综述
大陆 部分在 本世 纪初 叶将形成 规 模 巨大 的全 国性
的 互 联 电 网 。 而 且 ， 国 联 网 系 统 中 既 有 交 流 线 全
电力 系统 动模 实验 仿真 系统 是最早 出 现的进 行 电力 系统研 究 的实时 仿真 工具 。电力 系统 动模 实 验室 的硬件 通 常按相 似理论 由若 干 台按 比例缩 小 的 电机 、 定数量 的 兀型线 路模 型 、 一 电源 、 负荷 、 开关模 型 以及 相应 的监 测 、 制 系统 组 成 。通 常 控 用来 进 行 电力 系统 机 电暂态 以及动 态过 程 的实时 仿 真研究 。电力 系统 动 态 模 拟 试验 的优 点 是 ： 在
设备 昂贵 、 占地 面积大 、 可模 拟 的 电力 系统 规模受 制于 装置 自身 的规 模 和 元 件 的物 理 特 性 ， 置 的 装 可扩 展性 和兼 容 性 差 ， 难 以大 量 推 广 。它们 在 也
门新 兴 综 合 性 技 术 。在 对 电 力 系 统 进 行 仿 真
时， 若有 实物 系统介入 仿 真系统 ， 必须要 求 仿真系 统 时 间 比例 尺 完 全 等 于 实 际 系 统 的 时 间 比例 尺 ， ］ 这种仿 真 称 为 电力 系 统 实 时仿 真 。它 不 仅
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第 ２ ３卷 第 ５期
２０ ０ ６年 １ ０月
供 用 电
１ ３
电力 系统 实 时 仿真 技 术 研 究 综 述
罗 建 民 ， 正 文 何
（ 汉大 学 电气 工程 学 院 ， 武 湖北 武 汉
４０ ７） ３ ０ ２
摘 要 ： 电力 系 统 实 时 仿 真 已成 为 电力 系 统 试 验 研 究 、 划 设 计 和调 度 运 行 的重 要 工 具 。介 绍 了 电 力 系 统 实 规
浅谈仿真现状和发展
浅谈系统仿真的现状和发展一、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部份，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯通产品的设计、创造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。
因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。
其主要特征表现为：1、控制器和被控对象的联合仿真： MATLAB＋AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。
2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真： AMESIM＋机构动力学＋CFD＋THERMAL＋电磁分析3、实时仿真技术实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。
4、集成进设计平台现代研发创造单位，特别是设计研发和创造一体化的大型单位，引进PDM/PLM 系统已经成为信息化建设的潮流。
在复杂的数据管理流程中，系统仿真作为 CAE 工作的一部份，被要求嵌入流程，与上下游工具配合。
5、超越仿真技术本身工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家，而只需要关注自己的专业对象，其他大量的模型建立、算法选择和数据先后处理等工作都交给软件自动完成。
这一技术特点极大地提高了仿真的效率，降低了系统仿真技术的应用门坎，避免了因为不了解算法造成的仿真失败。
6、构建虚拟产品在通过建立虚拟产品进行开辟和优化过程中，关注以各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较。
二、系统仿真技术的发展趋势1、屏弃单专业的仿真单一专业仿真将退出系统设计的领域，专注于单一专业技术的深入发展。
作为总体优化的系统级设计分析工具，必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。
2、尾随计算技术的发展随着计算技术在软硬件方面的发展，大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势，力争从模型和算法上保证仿真的准确性。
更强更优化的算法，配合专业的库，将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。
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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。
许多场合下，并不是把这些环节分开，而是要求在计算一开
始，必须取得所有环节的所有输入量。也就是说，实时仿真
时只对所用差分方程进行限制，即所有差分公式右端不需要
(k+1)T时刻的输入值。
? 10．2．2 差分方程的快速性
? 前面已经提到，实时仿真时，计算速度是首要 的，其次才是仿真精度。但是，有些系统对仿真精 度要求也较高。因此，实时仿真技术中的一项重要 研究内容是在满足计算速度的前提下，怎样提高仿 真精度。
? 对于图10．1所示的单回路系统进行得到 如图10．2所示的离散相似系统框图。
?
如果按式(10-1)→式(10-2) →式(10-3) →式(10-4)这一顺序计算
上述的差分方程，各公式都是可计算的。
?
如果对于图10．1所示的系统进行实时仿真，并假设积分调节器是一
? 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。
? 由此，可以得到这样一个结论：在实时仿真系统里，如 果某环节的输入来自于实物，则在该环节的差分方程式的右 端不能需要(k+1)T时刻的输入值。也就是说在计算一开始， 必须取得该环节的输入量。
?
在一个大的实时仿真系统里，有众多的环节的输入来自
于实物，如果把输入来自于实物的环节与输入来自于非实物
的环节分别来设计差分方程，势必造成很多麻烦。所以，在
? 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。
? 10．2．1 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。
? 实时仿真系统即一般我们所说的仿真机， 由仿真计算机、数据接口、环境模拟输出设 备三大部分组成，是一种有人在回路中的物 理仿真。它利用计算机不断计算对象及环境 的运动方程，然后通过运动系统、视景系统、 音响系统及仪表系统等将被仿真对象的实时 运动情况表述出来。
? 火电站仿真训练器就是一个实际的实时仿真系 统的例子，可以用来培训运行操作人员，考核运行 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。