哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所

科研机构
哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所，专门从事大型环境模拟和仿真试验装备以及分散型过程控制系统的研制，主要产品有六自由度振动系统，六自由度运动系统，三自由度运动系统等等。研究所总部位于北方名城哈尔滨，在北京设有办事处、液压源生产厂和总装车间，哈尔滨宏业信达科技开发有限责任公司是其下属公司。哈工大电液伺服仿真及试验系统研究所以稳定可靠的产品和强大的客户化设计能力，向用户提供先进的运动控制和电液驱动系统，满足工程应用。
研究所简介
主要产品包括环境模拟试验装备、仿真试验装备、分散控制系统、配套产品四大系列十余种产品，包括：6自由度运动模拟系统、3自由度运动模拟系统、多轴振动系统、道路模拟系统、冲击试验系统、飞行模拟器、车辆人机环境模拟机、半物理仿真系统、分散型过程控制系统(DCS)等。
研究所具备卓越的研发能力、丰富的工程经验和热忱的服务理念，自2001年成立以来，研究所精益求精、开拓市场，其销售业绩连年翻番，用户已扩展到全国18个省（直辖市）。研究所于2005年通过了ISO9000质量认证。
研究方向
研究所主要以大型电液伺服仿真和实验设备的研制为主，包括六自由度运动模拟系统、多自由度振动和摇摆试验系统、多轴振动台、多通道道路模拟振动系统、多通道静力/协调加载系统、特种车辆加载试验系统等。近几年为我国国防工业领域研制了多套各类实验和仿真系统。
模拟与仿真试验装备的关键技术
模拟与仿真试验是武器装备，尤其是大规模和精确制导武器重要的研究手段和方法之一。模拟与仿真试验不仅为武器装备的研制提供重要的设计依据，而且作为武器装备主要的测试手段进行武器装备的性能、可靠性、临战状态考核与验收实验，有效的缩短了武器装备研制周期和人力、财力的消耗。美国、俄罗斯、欧洲等军备发达国家已将模拟和仿真试验装备作为新型武器装备研制的前提，提到了至关重要的地位。而我国在模拟与仿真试验装备的研制方面相对落后，目前我国大型的、性能和精度要求较高的大型模拟和仿真试验设备几乎全是进口的。由于受到保密和禁运两方面的限制，妨碍了我国先进武器装备的研制的进展和规划。如我国军863计划，多项研制计划等待大型振动环境模拟试验设备进行试验，而这种设备国外对我国禁运，而我国在这方面的研制几乎是空白。因此发展我国自己的模拟和仿真试验装备，使我国在该领域的研究制造水平达到国际先进地位，对促进我国新型武器装备的研制，带动民族工业的发展，具有重要的战略意义。同时填补了我国模拟与仿真试验设备制造方面的空白，能够形成相关制造产业，只从替代进口角度考虑，就将产生巨大的经济效益。重要的是能够完善该学科领域的专业设置，明确发展方向，使我国在该学科领域的研究达到世界领先水平，因此有重要的学术价值和重大的社会效益。
模拟与仿真试验装备是一个涉及机械结构分析与设计、电液伺服、气动技术、交流/直流伺服电机控制技术、自动控制理论与应用、计算机控制技术、软件设计、信号处理、军用仿真技术等多学科领域理论与技术，是一项复杂的系统集成技术。关键技术包括：
系统集成设计理论和技术，快速控制系统原型设计理论和技术，计算机控制技术，现代控制理论应用，电液伺服控制系统控制理论与应用，气动伺服和逻辑控制理论与应用，高性能驱动与控制元件关键技术的研究。 模拟与仿真试验装备从功能上分为环境模拟试验装备与仿真试验装备两个方面。
环境模拟技术是模拟武器装备的实际工作状态，是进行武器装备的性能测试、可靠性试验和作战性能试验的一项综合性技术，主要包括力学环境和气候环境两大部分。其中力学环境模拟是为武器装备提供一个实际工作中的力学环境，包括振动模拟、摇摆模拟、太空微重力模拟、倾斜模拟、冲击模拟和噪声模拟等力学环境；以及基于力学环境试验系统而开展的制稳、隔振、消声等技术的研究。气候环境主要是温度环境。因此环境模拟主要是指力学环境模拟。 飞行器控制技术包括控制系统、系统软件和仿真技术三个研究方向，其中仿真技术包括数学仿真、半物理仿真及全物理仿真。仿真试验设备是指半物理仿真试验装备，包括飞行仿真系统、负载模拟装置、飞行控制与仿真系统、飞行模拟器等。
近几年来我们研究所在该领域的研究取得了飞速的发展，。由于我们依托液压与气动伺服控制理论及其应用、高性能流体驱动与控制元件关键技术上的突破和现代控制理论应用等方面的坚实基础与优势，融合了多级分布式计算机控制技术、快速控制原型技术，先进实时网络通讯技术等方面的先进技术成果，应用于各种环境模拟与仿真试验系统中去，并不断改进完善、持续创新。短短5年时间内，我们研究所在该领域完成10余项重大工程项目，并继续承担多项相关课题，同时确定了今后优先发展的学科研究方向与研究内容。
优先发展研究方向与研究内容
在现有研究工作的基础上，提出如下研究目标，不断提升系统集成化创新的能力。
1 .力学环境模拟试验系统及其关键技术
重点研制特种条件下的振动环境模拟装备，在六自由度超静定数字伺服控制理论与技术、MIMO系统瞬态力解耦控制技术、基于目标输出的振动控制等关键技术方面的研究有所突破；通过交叉学科的融合，在系统集成技术方面达到国际先进水平，满足我国装备研制的需要。
以舰船运动模拟系统为背景，研制满足舰载、机载、航天运载各种装备需要的六自由度运动模拟系统，开展输出位姿精确标定与测量、位姿输出大闭环控制理论与方法、MIMO系统基于铰点空间坐标的动力学解耦控制技术、系统整体动力学建模等前沿技术的研究，并达到国际先进水平，解决系统集成技术方面的关键技术。
2 .半物理仿真试验系统
民航飞行模拟器，飞行模拟是借助于建模与仿真手段，通过飞行模拟器系统来进行飞行器性能和特性预先研究，系统型式、结构及参数优化，飞行工作人员的模拟培训等。由飞机动力学模拟系统、动感模拟系统、飞行操纵负荷系统、视景模拟系统、飞行仪表显示模拟系统和音响（噪声）系统等部分组成。飞行模拟是一个很复杂的、综合性较强装备。信息技术以及各个相关技术的发展，飞行模拟进入了多台飞行模拟器构成航空综合演练系统及相关技术的研究。开展上述领域的研究，跟踪国际先进水平，通过与民航飞机制造公司的合作，研制出世界先进水平的飞行模拟器。
航天器飞行与控制系统，以载人航天工程“空间对接半物理仿真系统”的研究为背景，在航天器飞行跟踪的多变量控制理论与技术、基于飞行器动力学规划的轨迹跟踪控制技术、基于对接力规划的轨迹跟踪技术、六自由度位姿输出和力输出的控制技术等关键技术方面有所突破，在大系统分布式控制系统研制方面达到国际领先水平，使我国载人航天地面试验装备上达到世界先进水平。
3.振动控制技术的研究
振动控制技术的研究，包括两方面的内容：一是振动的利用，充分利用有利的振动，如各类振动机器等；另一是振动的抑制，尽量减小有害的振动。研究的内容包括：
消振：即消除或减弱振源，这是治本的方法。
隔振：在振源与受控对象之间串加一个子系统称之为隔振器，通过有效的控制手段减小受控对象对振源激励的响应。
吸振：又称动力吸振。在受控对象上附加一个子系统称之为动力吸振器，用它产生吸振力以减小受控对象对振源激励的响应。
阻振：在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗能量而使响应减小。
结构修改：通过修改受控对象的动力学特性参数使振动满足预定的要求。
4.系统集成制造理论与技术
模拟与仿真试验装备是多学科先进理论与技术的融合，主要研究内容包括总体结构最优化设计理论与方法、虚拟装配技术、系统最佳匹配设计理论、快速控制系统原型设计技术、分布式控制系统设计、模拟与仿真试验方法等。
5.虚拟现实技术与应用
是在模拟与仿真试验装备应用最多的技术之一，系统集成设计要解决的关键问题是虚拟装配技术、大型视景系统、基于信息融合的模拟与仿真试验装备运行状态保护模式、故障重现技术等。通过上述内容的研究，完善模拟与仿真试验装备的功能，使模拟与仿真试验装备在工程化和人性化设计方面达到国际先进水平。
6.系统快速控制原型设计技术
测控系统的软件开发要经过控制系统理论分析和工程实施两个阶段。具体包括控制系统建模、仿真、控制器设计、控制系统硬件设计、控制系统软件编制、系统集成、系统调试、维护等阶段。传统意义上的控制系统软件开发，存在着开发周期长，调试难，不易维护，适应性、灵活性、可靠性差等缺点，先进复杂的控制思想很难快速应用到控制工程的实践中去。研究的关键技术是分布式实时仿真系统的快速控制原型，以及先进的实时网络技术的应用，如Firewire(IEEE 1394)、共享内存等；大系统的模型分割技术；分布式实时仿真系统的安全策略研究；实时数据库的应用等。
环境模拟与仿真试验装备是国民经济各部门研发具有自主知识产权高技术产品和武器装备的研制中不可缺少的重要研究手段与试验装备。其中很大一部分是以流体控制技术为基础，包括液压与气动伺服控制理论与应用、高性能流体驱动与控制元件及现代控制理论应用等，融合了多级分布式计算机控制技术、快速控制原型技术、先进实时网络通讯等相关技术，形成一项满足各类发展需求的系统集成技术。几年来，我们通过加强学科交叉，不断拓宽学科基础，重视新理论、新知识、和新技能的学习，大量承担工程实践任务，在模拟与仿真试验装备领域打下了良好的基础，积累了经验，锻炼了队伍，培养了人才，初步具备了与国外竞争的基本条件。今后只要不断学习、不断实践、不断创新，坚持走系统集成化创新之路，提高系统集成创新能力，相信会实现赶超世界先进水平，开创新局面的目标。