Enabling Real-Time Phase Control in Traffic Signal Hardware-in-the-Loop Simulation
Institute for Software Integrated Systems Vanderbilt University（范德堡大学软件集成系统研究所）
本文提出首个支持实时相位控制的HILS测试平台，通过新型中间件架构将动态相位动作转换为符合NTCIP标准的硬件控制器命令，实现相位转换、信号状态同步和错误处理，实验验证系统能高效执行实时相位指令并保持亚毫秒级低延迟。
2026-05-19 cs.SY eess.SY
Holographic Smart EM Skins for Advanced Beam Power Shaping in Next Generation Wireless Environments
提出了一种新颖的方法，用于合成具有先进波束形成功能的廉价全息智能电磁（EM）皮肤。复杂的多尺度智能皮肤设计制定的广义片过渡条件（GSTC）的框架内作为一个组合的掩模约束的等时线反源问题和微尺度的敏感性并矢优化。该解决方案策略集成了基于迭代投影技术（IPT）的局部搜索过程和基于系统设计（SbD）的优化循环，用于识别匹配所需表面电流的最佳元表面描述符。所提出的方法的性能和效率进行了评估，在一组有代表性的测试案例与不同的智能皮肤光圈和目标图案掩模。
2021-06-21 cs.SY eess.SP eess.SY
Design and Implementation of an Automatic Synchronizing and Protection Relay through Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL) Simulation
本文重点介绍了一种自动同步和保护继电器的设计和实现，以自动化的分布式能源（DER）的同步过程中的主电网。所提出的设计利用一个具有成本效益的数据采集，使用Arduino结合LabVIEW软件来实现多用途同步继电器。建议的同步继电器是能够同步的分布式发电机（DG）从黑启动到电网，并满足所施加的实用程序的要求。同步继电器是通过实际的实验室规模的同步发电机的电压和频率控制来实现的。在同步过程中，通过功率硬件在环（PHIL）仿真，利用步进电机作为原动机的速度控制实现频率同步，利用励磁控制模块实现电压同步。在并网模式下，同步发电机的有功和无功功率控制和保护方案也已实施。所提出的多功能继电器已部署和实验室规模的测试台上进行测试，以验证所提出的设计和功能。
2019-06-30 cs.SY eess.SP eess.SY
Microgrid Control Using Remote Controller Hardware-in-the-Loop Over the Internet
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Nhu Energy Inc.（Nhu能源公司）
本文提出了一种基于互联网的远程控制器硬件在环微电网控制方法，利用实时数据调整逆变器功率参考，实现功率和充放电状态控制，验证了系统的稳定性和性能。
2018-04-17 cs.SY eess.SY
A Framework for Real Time Hardware in the loop Simulation for Control Design
Ain Shams University（开罗 Ain Shams 大学）
本文提出一个低成本框架，用于控制教育和培训课程，支持硬件在环仿真，展示延迟、噪声和饱和对控制系统的影响，提供灵活的测试和仿真能力。
2014-10-06 cs.SY eess.SY
A 5 μW Standard Cell Memory-based Configurable Hyperdimensional Computing Accelerator for Always-on Smart Sensing
超维计算（Hyperdimensional Computing，HDC）是一种基于向量的高维整体表示的脑启发计算范式。由于其固有的错误弹性和高度并行硬件实现的适用性，它最近获得了嵌入式智能传感的关注。在这项工作中，我们提出了一个可编程的全数字CMOS实现一个完全自主的HDC加速器始终在能量受限的传感器节点分类。通过使用高能效的标准单元存储器（SCM），该设计很容易跨技术映射。它实现了极低的功耗，在典型应用中为5 $μW$，并在布局后仿真中实现了高达3 $\times$的最新（SoA）数字架构的能效改进，用于EMG手势识别等始终在线的可穿戴任务。作为加速器的架构的一部分，我们引入了新的硬件友好的实施例的共同的HDC算法原语，这导致在3.3 $\times$技术缩放面积减少的SoA，实现相同的精度水平，在所有检查的目标。所提出的架构还具有完全可配置的数据路径，该数据路径使用针对存储在基于集成SCM的配置存储器上的HDC优化的微代码，使得设计在HDC算法灵活性方面具有“通用性”。这种灵活性允许在新的HDC任务中使用加速器，例如，应用于滚珠轴承故障检测任务的新设计的HDC。
2021-02-04 cs.AI cs.SY eess.SP
Using Power-Hardware-in-the-Loop Experiments together with Co-simulation for the Holistic Validation of Cyber-Physical Energy Systems
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA-INES；Fraunhofer Institute of Wind Energy and Energy System Technology（弗劳恩霍夫风能及能源系统技术研究所）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
本文通过联合仿真和电力-硬件在环实验，研究智能电网中电力与信息系统的耦合问题，并提出一种综合方法以实现对复杂系统的全面验证。
2017-10-06 cs.SY eess.SY
Power Hardware-In-the-Loop Testing of a Peer-to-Peer Energy Trading Framework
本文论证了电力硬件在环（PHIL）测试对于研究对等（P2P）能源交易的价值。P2P已经成为协调大量分布式能源（DER）的有希望的候选者，如果不加以管理，这些分布式能源会对网络运营构成风险。现有的文献到目前为止，依靠纯软件模拟研究DER和分销网络在这方面。由于所涉及的计算限制，这需要为复杂部件开发简化模型。因此，在实际应用中通过物理硬件的操作而产生的问题被忽略了。我们目前的PHIL测试作为解决这个问题的展示其捕捉物理DER设备的复杂行为的能力。介绍了高保真的PHIL测试环境，该环境将关键硬件元素与模拟网络模型相结合，以研究P2P交易场景。初步调查结果揭示了协调DER的几个基本挑战，这些挑战在以前的工作中通常没有讨论过。
2022-07-16 cs.SY eess.SY
Large-Scale Integrated Flexible Tactile Sensor Array for Sensitive Smart Robotic Touch
在对智能机器人的长期追求中，人们设想赋予机器人类似人类的感官，特别是视觉和触觉。虽然在过去的几十年里，图像传感器和计算机视觉已经取得了巨大的进步，但由于缺乏具有高灵敏度、高空间分辨率和快速响应的大规模柔性触觉传感器阵列，触觉感知能力相对滞后。在这项工作中，我们展示了一个64 x64的灵活的触觉传感器阵列，具有创纪录的高空间分辨率为0.9毫米（相当于每英寸28.2像素），通过集成高性能的压阻膜（PRF）与大面积的碳纳米管薄膜晶体管有源矩阵。当MWCNTs浓度为6%时，自组装结构的PRF具有约385 kPa-1的高压力灵敏度;当MWCNTs浓度为14%时，PRF具有约3 ms的快速响应时间、良好的线性度、超过1400 kPa的宽检测范围和超过3000次的良好循环性能。使用这种完全集成的触觉传感器阵列，人工蜜蜂的足迹地图被清楚地识别出来。此外，我们硬件实现了一个智能触觉系统，通过集成基于PRF的传感器阵列与基于忆阻器的计算存储器芯片来记录和识别手写数字和中国书法，在硬件上分别实现了98.8%和97.3%的高分类准确率。传感器网络与深度学习硬件的集成可以使边缘或近传感器计算具有显著降低的功耗和延迟。我们的工作可以为下一代智能机器人构建大规模智能传感器网络铺平道路。
2022-11-03 cond-mat.mtrl-sci cs.SY eess.SY
Quantum Computing in Next-Gen Smart Grid Operations: A Comprehensive Review
Penn State Harrisburg（宾夕法尼亚州立大学哈里斯堡分校）
本文系统评述量子计算在智能电网运行中的应用，涵盖关键技术、算法、硬件及挑战，为下一代电网优化与控制提供综合视角。
2026-09-17 cs.SY eess.SY
Hardware-in-the-Loop Evaluation of Game-Theoretic Autonomous Driving
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文通过三阶段评估流程（包括物理QCar 2硬件在环实验），评估了基于纳什和斯塔克尔伯格博弈的自主交叉路口控制器，并强调了从仿真到物理实现时考虑传感不确定性的重要性。
2026-09-22 cs.SY eess.SY
Controller Hardware-in-the-loop (C-HIL) Testing of Decentralized EV-Grid Integration
目前的电网基础设施还没有为电动汽车（EV）的大规模集成做好准备。实时电网仿真和硬件测试对于快速准确地开发适用于该领域的电动汽车充电控制策略以减轻其不利影响是必要的。为了帮助实现这一目标，在这项研究中，我们开发了一个控制器验证测试平台，使用一个基线双向AC/DC转换器，通常用于车载电动汽车充电器，在硬件在环（HIL）测试系统。该转换器在非常快的时间尺度上实时运行，并集成到外部电网模拟器中。我们利用HIL器件的强大功能模拟电力电子，同时实时实现复杂的配电网运行。整个系统整体上提供了一个机会，看到分散式充电算法对配电网电压稳定性的实施效益。该研究提出了一种逐步开发和测试控制器的方法，为分散式电动汽车充电器控制策略的现场演示做出了重要贡献。
2022-05-01 cs.SY eess.SY
Experimental Validation of a Dynamic Virtual Power Plant Concept Based on Multiple-Converter Power Hardware-In-the-Loop Test Bench
本文在多变换器功率硬件在环测试台上实验验证了动态虚拟电厂控制设计，其由风电、光伏和STATCOM组成，共同提供快速频率调节，并评估了聚合响应匹配期望动态行为的能力。
2023-09-02 cs.SY eess.SY
Real-time Testing of Satellite Attitude Control With a Reaction Wheel Hardware-In-the-Loop Platform
Aerospace, Physics and Space Sciences Department, Florida Institute of Technology（航空航天、物理与空间科学系，佛罗里达理工学院）
提出一种含反作用轮健康估计的自适应卫星姿态控制硬件在环测试平台，通过CAN总线集成电机与嵌入式计算机，并引入人为故障注入方法，验证控制器在真实执行器下的有效性。
2025-08-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Control Hardware-in-the-loop for Voltage Controlled Inverters with Unbalanced and Non-linear Loads in Stand-alone Photovoltaic(PV) Islanded Microgrids
连接到具有本地分布式能源（DER）的微电网（MG）的不平衡和非线性负载是电能质量问题的两个主要原因。非线性负载会引入电压和电流谐波，单相负载会导致三相网络中的电压和电流不平衡。针对微电网中负载不平衡和非线性的情况，提出了一种压控光伏逆变器的分级控制方案。分级控制由初级控制、电压补偿控制（VCC）和直流电压调节器（VR）组成。初级控制方案控制有功和无功功率分配，而VCC调节不平衡电压和谐波失真。该方案的有效性进行了验证，使用Opal-RT实时仿真和实验使用控制硬件在环。补偿后公共耦合点电压畸变率由6.38%下降到1.91%，不平衡负荷和谐波负荷由各DG单元按比例分担。
2020-09-14 cs.SY eess.SY
Hardware-in-the-Loop Co-Simulation Based Validation of Power System Control Applications
Hamburg University of Applied Sciences（汉堡应用科技大学）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究所）；National Renewable Energy Laboratory（美国国家可再生能源实验室）
本文提出一种基于硬件在环协同仿真的验证框架，用于验证大型电力网络及控制解决方案与现实组件的联合仿真，通过电压控制示例展示其应用价值。
2018-12-22 cs.SY eess.SY
Hardware-in-the-loop wind-tunnel testing of wake interactions between two floating wind turbines
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文提出了一种硬件回路风洞方法，用于研究两个漂浮风力涡轮机之间的尾流相互作用，通过完全耦合的气动载荷和平台动力学分析，揭示了尾流对平台运动的影响，并验证了漂浮风电场模型和控制策略。
2026-01-11 cs.SY eess.SY
A Modular Measurement Integrity Verification for Transformer Currents with Applications in Hardware in-the-Loop Digital Twin
本文提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波器的递归方法，用于硬件在环数字孪生中变压器测量电流的完整性验证，通过估计参数重构无噪声测量，仿真表明其能准确估计并紧密跟踪电流。
2024-07-11 cs.SY eess.SY
Hardware- and Vision-in-the-Loop Validation of Deep Monocular Pose Estimation for Autonomous Maritime UAV Flight
Mechanical and Aerospace Engineering, George Washington University（机械与航空航天工程，乔治华盛顿大学）
提出硬件验证的视觉在环框架，结合深度变换器单目位姿估计器和延迟卡尔曼滤波器，在模拟逼真海上环境中实现自主室内飞行，验证了感知延迟等嵌入式效应。
2026-06-18 cs.AI cs.RO cs.SY
Benchmark Study of Transient Stability during Power-Hardware-in-the-Loop and Fault-Ride-Through capabilities of PV inverters
本研究对四家PV逆变器制造商在不同电网条件下的Fault Ride Through能力进行基准分析，对比理想电压源与Power Hardware in the Loop测试方法，发现后者更能真实反映电网动态交互，强调了传统测试方法改进的必要性。
2025-01-30 cs.SY eess.SY
Hardware in the loop simulation and hierarchical predictive control of a TWPTR
在本文中，我们使用非线性分层模型预测控制（MPC）稳定的赛格威机器人。我们还使用硬件在环（HIL）仿真，以模拟车轮电机的延迟响应和验证控制算法。在两轮个人运输机器人（TWPTR）中，改变质心位置和质心值、方程的非线性以及系统的动力学特性是使控制问题复杂化的主题。非线性预测控制器可以有效地预测系统的动态特性，解决控制问题，但需要系统模型的精确信息。由于模型的不确定性是不可避免的，时滞控制（TDC）的方法来消除未知的动态和意外的干扰。结果表明，采用上止点方法后，发动机最大所需扭矩降低了7%。机器人绕平衡轴的最大位移下降了44%。换句话说，机器人的稳定性提高了78%。由于在实践中实施控制的成本，本研究首次运行半实物仿真。使用这种模拟有助于实现控制算法而无需近似，并且可以以更现实的方式讨论系统响应。
2020-01-04 cs.SY eess.SY
HERMES: A Unified Open-Source Framework for Realtime Multimodal Physiological Sensing, Edge AI, and Intervention in Closed-Loop Smart Healthcare Applications
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
HERMES是一个开源框架，用于实时多模态生理传感、边缘AI和闭环智能医疗应用，通过同步数据收集和实时推断提升医疗设备的智能化水平。
2026-01-18 cs.LG cs.SY eess.SY
FPGA-based LQG controller and hardware-in-the-loop simulator implementation for nanomechanical systems
Automation and Control Institute (ACIN), TU Wien（自动化与控制研究所，维也纳工业大学）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
提出在低成本Red Pitaya STEMlab FPGA平台上实现实时LQG控制与硬件在环仿真，支持三自由度耦合振荡系统，并通过悬浮纳米粒子双势阱稳定实验验证。
2026-07-01 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Task Allocation of UAVs for Monitoring Missions via Hardware-in-the-Loop Simulation and Experimental Validation
Université Le Havre Normandie, Normandie Univ, GREAH UR 3220（勒阿弗尔大学诺曼底分校，诺曼底大学，GREAH UR 3220）
本研究解决工业监测中无人机任务分配优化问题，提出结合遗传算法与2-Opt局部搜索的方法，并引入硬件在环仿真器，通过工业区和真实数据验证了理论成本与实际电池消耗及飞行时间的高度相关性。
2025-06-25 cs.MA cs.RO cs.SY
Wireless Control for Smart Manufacturing: Recent Approaches and Open Challenges
智能制造旨在通过使物料流和制造过程更加灵活、通用和可扩展，克服当今刚性装配线的局限性。主要的经济驱动因素是更高的资源和成本效率，因为制造商可以更快地适应不断变化的市场需求，并延长其生产基地的寿命。在移动机器人、远程传感器和人类操作员之间长距离快速可靠地闭合反馈回路的能力是智能制造的关键推动因素。因此，本文提供了一个关于无线网络控制和协调的观点。基于对现实世界用例的分析，我们确定了需要解决的主要技术挑战，以缩小当前工业最先进技术与智能制造愿景之间的巨大差距。我们讨论在何种程度上现有的无线控制解决方案在文献中解决这些挑战，包括我们自己的方法对控制和无线通信的紧密集成。除了闭环稳定性的理论分析外，在网络物理测试平台上的实际实验表明，我们的方法支持相关的智能制造场景。文章最后讨论了开放的挑战和未来的研究方向。
2020-10-18 cs.MA cs.NI cs.SY
Hardware-in-the-loop Simulation Testbed for Geomagnetic Navigation
University of Oslo（奥斯陆大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本文提出一种硬件在环仿真测试平台，通过软硬件协同合成可控地磁场，支持实验室内的地磁导航实验，避免昂贵实海测试，并验证了生成磁场的精度、均匀性、稳定性和收敛性。
2024-12-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Quantum Hardware-in-the-Loop for Optimal Power Flow in Renewable-Integrated Power Systems
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Denver（丹佛大学）
提出一种量子硬件在环框架，集成实时数字仿真器与量子/量子启发硬件，用于解决动态运行条件下的组合潮流和最优潮流问题，并在IEEE 9节点系统及含光伏和风电的改进系统上验证了收敛性。
2026-05-29 cs.NA cs.SY eess.SY
