MATLABDSPace快速控制原型开发.doc

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1、微纳科技cSPACE快速控制原型开发系统（基于MATLAB的DSP快速控制原型开发系统）一.产品简介1二.系统组成2三.硬件资源3四.应用案例54.1.直线电机驱动的二级倒立摆的控制54.2.磁悬浮球系统的控制74.3.三容水箱过程控制实验系统的控制84.4.采用磁流变液阻尼器的1/4车辆振动实验系统的控制9一.产品简介快速控制原型（RapidControllerPrototyping，RCP）和硬件在回路实时仿真(Hardware-in-Loop，HIL)是目前国际上控制系统设计的常用方法，它把计算机仿真（纯软件）和

2、实时控制（硬件在回路）有机结合起来，用户可把仿真结果直接用于实时控制，极大提高控制系统的设计效率。目前，这一系统或设计方法已经在高校和实验室得到普遍采用，最典型的例子为德国的dSPACE快速控制系统原型设计系统。dSPACE卡是一个基于MATLAB/Simulink开发环境的自动代码生成工具，拥有快速控制原型开发和硬件在环仿真功能。应用这种方法，可使电控单元系统及机械控制系统的开发和测试简捷和高效。因此，dSPACE已经成为运动控制和过程控制开发的好工具，受到了全球用户的欢迎。本公司研制的cSPACE快速控制原型和硬件

3、在回路开发系统（以下简称cSPACE系统）基于TMS320F2812DSP开发，与dSPACE公司的12DS1104卡相当，拥有AD、DA、IO、Encoder和快速控制原型开发、硬件在环仿真功能，通过Matlab/Simulink设计好控制算法，将输入、输出接口替换为公司的cSPACE模块，编译整个模块就能自动生成DSP代码，在控制卡上运行后就能生成相应的控制信号，从而方便地实现对被控对象的控制。运行过程中通过cSPACE提供的MATLAB接口模块，可实时修改控制参数，并以图形方式实时显示控制结果；而且DSP采集的数

4、据可以保存到磁盘，研究人员可利用MATLAB对这些数据进行离线处理，下图为利用cSPACE工具的开发流程图。图1cSPACE开发流程图一.系统组成微纳科技cSPACE快速控制原型和硬件在回路开发系统根据国际上控制系统设计常用的快速控制原型和硬件在回路原理进行开发，硬件功能与德国dSPACE公司的DS1104卡相当，拥有dSPACE-DS1104所具备的大部分接口功能和快速控制原型开发、硬件在回路仿真技术，具体包括以下三大部分：一、cSPACE系统的控制卡采用高性能的TMS320F122812DSP开发，并且外扩高性能的

5、AD、DA和正交编码信号处理模块，具有丰富的硬件接口，可以同时控制多台电机。图2cSPACE的DSP控制卡一、cSPACE系统的开发环境是基于广大科研人员所熟悉的MATLAB/Simulink进行开发，方便用户使用，同时能充分利用MATLAB强大的科学计算、信号分析处理、图形处理功能。图3cSPACE的MATLAB开发环境二、cSPACE系统的控制界面采用MATLAB/Simulink进行开发，能在线修改10个变量和实时显示4个变量，自动存储数据，结构简单，方便用户使用。12图4cSPACE的监控界面一.硬件资源cSP

6、ACE的硬件资源如下所示：l主处理器为TMS320F2812DSP，处理能力为150MIPSl16通道的12bitAD，转换时间为250ns，输入范围为（0，3V）l6通道的16bitAD，转换时间为3.1us，输入范围为（-10，10V）或（-5，5V）l4通道16bit的DA，建立时间为10us，输出范围为（-10，+10V）l3通道独立的PWM信号，分辨率为16位，1通道有两路输出，共6路输出，这6路输出也可以作为输出的IO引脚使用l2路输入IO引脚l4通道QEP单元正交编码信号处理模块l1路RS232串口l1路

7、增强型CAN接口l128k×16bit的片内flash和18k×16bit的SARAMl三个32bit的系统定时器，4个16bit通用定时器用户额外可扩充的功能：12l5通道PWM信号，分辨率为16位l1路RS232串口l多达20个可单独编程的复用口，亦可用作通用I/O口l三个外部中断口，并有外围中断扩展模块，可支持多达45个外围中断我公司cSPACE控制系统与国外同类系统主要性能对比表1cSPACE与国外同类产品对比表格硬件模块cSPACEdSPACE主处理器采用TMS320F2812DSP开发，时钟频率为150M，

8、指令周期为6.67ns采用TMS320F2407DSP开发，时钟周期为40MAD6路高性能的16bitAD模块8路高性能的16bitAD模块DA4路高性能的16bitDA模块8路高性能的16bitDA模块正交编码信号处理模块4路2路RS232接口1路2路PWM信号输出模块8路8路12IO接口8路IO接口16路软件功能cSPACEd