logo资料库

dspace使用手册.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.88M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共94页
第2页 / 共94页
第3页 / 共94页
第4页 / 共94页
第5页 / 共94页
第6页 / 共94页
第7页 / 共94页
第8页 / 共94页
资料共94页，剩余部分请下载后查看
    目录
    1 概述
    , dSPACE *** 基于 Matlab/Simulink 平台*** 实 时 快 速 原 型 及 硬 件 在 回 路 仿 真 的 一 体 化 解 决 途 径 恒润科技有限公司 2005 年 1 月
    1 2 dSPACE 产品手册 恒润科技 目 录 概述 .................................................................... 3 dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 .................... 7 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型...................................................... 7 2.1 2.2 HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 .................................... 8 2.3 用 dSPACE 进行控制系统开发........................................................................................ 9 2.4 建立用户 dSPACE 系统.................................................................................................. 12 3 dSPACE 体系结构 ................................................................................................................. 14 3.1 3.2 3.1.3 dSPACE 软件................................................................................................................... 15 3.1.1 代码生成及下载软件（Implementation Software） ............................................. 15 3.1.1.1 代码的生成过程...................................................................................................................15 3.1.1.2 MATLAB/Simulink-现代控制设计平台 .......................................................................15 3.1.1.3 RTI(Real-Time Interface)-从方框图自动生成代码并下载 ......................................16 3.1.1.4 PPC 编译器............................................................................................................................20 3.1.2 实验软件（Experiment Software）........................................................................ 20 3.1.2.1 ControlDesk 综合实验环境...............................................................................................20 3.1.2.2 MLIB 和 MTRACE—实现自动试验及参数调整......................................................23 3.1.2.3 MotionDesk—实时动画.....................................................................................................24 3.1.2.4 CLIB---PC 与实时处理器通讯 ........................................................................................25 3.1.2.5 AutoMationDesk-自动化测试工具 .................................................................................26 TargetLink-产品级代码的生成............................................................................... 28 dSPACE 硬件................................................................................................................... 31 3.2.1 智能化的单板系统.................................................................................................. 31 3.2.1.1 DS1103 PPC 控制器板......................................................................................................31 3.2.1.2 DS1104 PPC 控制器板......................................................................................................35 3.2.2 标准组件系统.......................................................................................................... 37 3.2.2.1 处理器板（Processor Boards） .......................................................................................37 3.2.2.1.1 处理器板概述（总线和中断）...............................................................................37 3.2.2.1.2 DS1005 PPC 板-处理器 POWER PC750GX，933MHz....................................39 3.2.2.1.3 DS1006 PPC 板-处理器 X86 处理器，2.2GHz ...................................................41 3.2.2.2 I/O 板.......................................................................................................................................44 3.2.2.2.1 简单 A/D 和 D/A 转换 ...............................................................................................44 3.2.2.2.2 Multi-I/O..........................................................................................................................44 3.2.2.2.3 增量编码器接口...........................................................................................................45 3.2.2.2.4 定时及数字 I/O ............................................................................................................45 3.2.2.2.5 复杂模拟信号及阻型传感器....................................................................................46 恒润科技 1
    dSPACE 产品手册 恒润科技 3.2.2.2.6 其它 I/O ..........................................................................................................................46 3.2.2.2.7 DS2211 HIL I/O 板 .......................................................................................................47 3.2.2.3 附件（Accessories） ..........................................................................................................51 3.2.2.3.1 大系统扩展盒 PX10/PX20 .......................................................................................51 3.2.2.3.2 接插键指示灯面板......................................................................................................51 3.2.2.3.3 DS830 连接缓冲器板-连接远距离系统.................................................................51 3.2.3 汽车内置系统.......................................................................................................... 52 3.2.3.1 AutoBox-汽车内置试验扩展箱.......................................................................................52 3.2.3.2 MicroAutoBox-车辆快速测试控制原型系统的最佳选择.......................................53 3.2.4 信号调理、功率放大以及智能 I/O 子系统——RapidPro.................................... 57 3.2.4.1 RapidPro SC Unit——柔性信号调理单元 ...................................................................57 3.2.4.2 柔性功率放大单元——RapidPro Power Unit .............................................................58 3.2.4.3 智能 I/O 子系统——RapidPro Control Unit ................................................................59 3.2.4.4 SC/PS/COM 模块.................................................................................................................60 4 应用实例 ................................................................................................................................ 63 4.1 机器人领域的应用——假肢腕关节测试仿真器的开发 .............................................. 63 4.2 工业机器人领域的应用——挖掘机的挖掘环节控制设计 .......................................... 64 4.3 机械工程方面的应用——纸张通道的控制.................................................................. 65 4.4 Paderborn 大学轮轨技术——测试和优化磁悬浮列车控制策略................................. 66 4.5 航天航天领域的应用——研究降低直升机噪声的控制方法 ...................................... 68 4.6 RapidPro 的应用——主动车身控制 ABC 的研究........................................................ 69 ECU 开发应用-菲亚特公司开发 ERG 控制器.............................................................. 70 4.7 DaimlerChrysler 开发主动悬架...................................................................................... 71 4.8 4.9 Delphi 利用 Targetlink 进行电控产品开发.................................................................... 71 4.10 Audi 公司动力传动系统 HIL 仿真测试......................................................................... 72 4.11 DS2302、DS4002 的应用实例....................................................................................... 73 附录 1—I/O 板技术特性........................................................................................................................ 76 附录 2—dSPACE 对计算机软件及硬件的要求 ................................................................................... 90 恒润科技 2
    dSPACE 产品手册 1 概述 恒润科技 在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的趋势，这就使企业的新品开发面临 着多样性需求与快速开发之间的矛盾；同时对控制系统鲁棒性及可靠性的要求也日益增加；另 外并行工程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了日程。DSPACE 的产品为 并行工程的实现创造了一个良好的环境。 对于进行控制算法研究的工程师而言，最头疼的莫过于没有一个方便而又快捷的途径，可 以将他们用控制系统设计软件 (如 MATLAB/Simulink) 开发的控制算法在一个实时的硬件平台 上实现，以便观察与实际的控制对象相连时，控制算法的性能；而且，如果控制算法不理想， 还能够很快地进行反复设计、反复试验直到找到理想的控制方案。 对一些大型的科研应用项目，如果完全遵循过去的开发过程，由于开发过程中存在着需求 更改，软件代码甚至代码运行硬件环境不可靠（如：新设计制造的控制单元存在缺陷）等问题， 最终导致项目周期长、费用高，缺乏必要的可靠性，甚至还可能导致项目以失败告终。这就要 求在开发的初期阶段就引入各种试验手段，并有可靠性高的实时软/硬件环境做支持。 另外，当产品型控制器生产出来后，测试工程师又将面临一个严重的问题。由于并行工程 的需求，控制对象可能还处于研制阶段，或者控制对象很难得到，用什么方法才能在早期独立 地完成对控制器的测试呢？ 我们将这些问题概括为两种：快速控制原型（RCP）和硬件在回路仿真（HILS）。dSPACE 提供了这两方面应用的统一平台。 dSPACE 是德国的一家国际性高科技公司，成立于 1988 年。 公司除在德国 Paderborn 设有总部以外，在底特律、巴黎和剑桥还设有分部。 目前，公司的主要产品方向：为控制工程项目的开发和测试提供软/硬平台。 公司的宗旨：将控制工程师从各种杂务中解脱出来，使他们在开发的初期可以全身心致力 于控制算法的研究；在产品测试阶段为测试工程师提供一个适应性强，界面友好的测试环境。 dSPACE 公司目前已拥有 10000 多家用户，其中 70%销往德国以外的国家。 dSPACE 实时仿真系统是由 dSPACE 公司开发的一套基于 MATLAB/Simulink 的控制系统开 发及测试的工作平台，实现了和 MATLAB/Simulink 的完全无缝连接。dSPACE 实时系统拥有具 有高速计算能力的硬件系统，包括处理器、I/O 等，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。这样，在 dSPACE 强大功能的支持下，可以很好地解决上述问题： 恒润科技 3
    dSPACE 产品手册 恒润科技 在控制系统开发的初期，把 dSPACE 实时系统作为控制算法及控制逻辑代码的硬件运行环境。 通过 dSPACE 提供的各种 I/O 板，在原型控制算法和控制对象之间搭建起一座实时的桥梁， 让控制工程师将全部精力放在控制算法的研究和试验上，从而开发出最适合控制对象或环 境的控制方案。 当产品型控制器制造完成后，还可以用 dSPACE 实时仿真系统来仿真控制对象或外界环境， 从而允许对产品型控制器进行全面、详细的测试，甚至在极限条件下的应用也可以进行反 复测试。在 dSPACE 试验工具软件的帮助下，测试工程师不用再象过去那样用一大堆的信 号监测仪器费力地监测各种试验信号，而只需在计算机屏幕上随时观察测试工具软件记录 下的各种信号和曲线即可，从而大大节约测试费用，缩短测试周期，增加测试的安全性及 可靠性。 dSPACE 实时系统具有很多其他仿真系统所不能比拟的优点： 组合性强：dSPACE 在设计时就考虑了大多数用户的需求，设计了标准组件系统，可以 对系统进行多种组合。对不同用户而言，可以在运算速度不同的多种处理器（如：TI 公司的 TMS 系列、DEC 公司的 Alpha 系列、Motorala 公司的 PowerPC 系列）之间进 行选择，最快的处理器浮点运算速度高达 1000MFlops；I/O 也具有广泛的可选性，通 过选择不同的 I/O 配置，即可组成不同的应用系统。 过渡性好，易于掌握和使用：由于 dSPACE 与 MATLAB 的无缝连接，使广大 MATLAB 用 户可以轻松地掌握 dSPACE 的使用，从而方便地从非实时的分析、设计过渡到实时的 分析、设计。 对产品型实时控制器的支持性强：针对用户最终需要将仿真代码转换到产品型控制器 的需求，dSPACE 提供了从仿真代码到产品型控制器代码的生成工具，还提供产品型控 制器与 dSPACE 实时系统的硬件接口，从而允许将 dSPACE 实时系统纳入闭环测试中。 这样，就可以在 dSPACE 实时系统的帮助下，顺利完成原型设计到产品的转换。 快速性好：由于 dSPACE 与 MATLAB 的无缝连接，使用户在几分钟之内就可以完成模 型/参数的修改、代码的生成及下载等工作，从而可以在短期内完成对原型的反复更改 和试验，尽快推出产品，完全避免了因为局部改动而要多花费几周甚至几个月的时间 进行代码修改和重新测试的现象，大大节省了时间和费用。 性能价格比高：对用户而言，dSPACE 是一种实时硬件平台，这就意味着用户用 dSPACE 恒润科技 4
    dSPACE 产品手册 恒润科技 完成一种产品的设计和测试后，还可以用 dSPACE 进行其它新品的开发或实时仿真测 试。这一特点使 dSPACE 具有较高的性能价格比。 基于 PC 机，WINDOWS 操作系统：为了便于用户掌握和使用，dSPACE 充分考虑了大 多数用户都使用 WINDOWS 这一特点，其代码生成及下载软件、试验工具软件都基于 WINDOWS，而不象其他仿真系统那样基于 UNIX 或 DOS。另外，考虑到用户普遍使 用 PC 机，dSPACE 实时系统与主机的硬件接口一般采用标准 ISA/PCI 总线，从而避免 用户在附加设备上的投资。 实时性好：一旦代码下载到实时系统，代码本身将是独立运行的，试验工具软件只是 通过内存映射来访问试验过程中的各种参数及结果变量，不会产生对试验过程的中断。 可靠性高：dSPACE 实时系统硬件、代码生成及下载软件、试验工具软件都经过 dSPACE 工程师的精心设计、制造和调试，不存在任何兼容性问题，可靠性高，是可以信赖的 软/硬件平台。 灵活性强：dSPACE 实时仿真系统允许用户在单板系统和组件系统、单处理器系统和多 处理器系统、自动生成代码和手工编制代码之间进行选择，使 dSPACE 系统具有很大 的灵活性，从而可以适应用户各方面的应用需求。 正是由于 dSPACE 无可比拟的优越性，使得 dSPACE 从诞生之日起就引起众多工程技术人 员及专家学者的注意。目前，dSPACE 已经广泛应用于航空航天、汽车、发动机、电力机车、机 器人、驱动及工业控制等领域。 越来越多的工厂、学校及研究部门开始用 dSPACE 来解决实际 工作及研究中遇到的问题。由于他们的努力，dSPACE 的应用领域正在日益拓宽。许多汽车界的 用户都把 dSPACE 作为可以信赖的开发测试工具，如：Audi 公司用 dSPACE 实现了 ABS 控制器 测试台；有的汽车界用户如：Chrysler、Delphi、Ford、General Motors、Honda、Toyota Motor、 Nissan、Mazda Motor 等公司，用 dSPACE 进行动力控制原型的开发；而德国的铁路运输巨头 Adtranz 则用 dSPACE 实现了电力机车的仿真；美国的 Boeing, Calspan 公司用 dSPACE 进行飞行 器的控制系统设计和仿真；还有一些研究部门如荷兰的 Delft 工业大学、日本的 Waseda 大学等 用 dSPACE 进行机器人控制算法的研究；而且，由于 dSPACE 的高度可靠性，许多工业用户用 dSPACE 实现工业过程控制，如 Achenbach Buschütten 公司就依赖 dSPACE 的高可靠性来控制型 材的平面度；丹麦的 Grundfos 还用 dSPACE 来验证专用集成电路的设计可行性。 总而言之，dSPACE 已成为众多用户解决实际问题的一条可以信赖的途径，而且，正是由 恒润科技 5
    dSPACE 产品手册 恒润科技 于 dSPACE 的存在，使得控制系统的开发、产品型控制器的仿真测试变得更加方便易行，大大 加快了新产品的研制速度，也使技术研究人员对控制算法及仿真测试方案的研究进入更高的境 界。dSPACE 公司也将不遗余力地为广大工程科研工作者着想，不断推出更先进的产品。 恒润科技 6
    dSPACE 产品手册 恒润科技 2 dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 对工程技术人员而言，所面临的无非是两种应用问题：一是在开发的初期阶段，快速地建 立控制对象及控制器模型，并对整个控制系统进行多次的、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。这个过程我们称之为快速控制原型（RCP）；第二个问题就是已设计 完的控制器投入生产后，在投放市场前必须对其进行详细的测试。如果按传统的测试方法，用 真实的对象或环境进行测试，无论是人员、设备还是资金都需要较大的投入，而且周期长，不 能进行极限条件下的测试，试验的可重复性差，所得测试结果可记录性及可分析性都较差。现 在普遍采用的方法是：在产品上市之前，采用真实的控制器，被控对象或者系统运行环境部分 采用实际的物体，部分采用实时数字模型来模拟，进行整个系统的仿真测试，这个过程我们称 之为硬件在回路仿真（HILS）。 dSPACE 实时仿真系统为这两种应用提供了协调统一的一体化解决途径，即用 dSPACE 实 时系统，既可以实现快速控制原型也可以实现硬件在回路仿真。 2.1 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型 要实现快速控制原型，必须有集成了良好易用的建模、设计、离线仿真、实时开发及测试 的工具。dSPACE 实时系统允许反复修改模型设计，进行离线及实时仿真。这样，就可以将错误 及不当之处消除于设计初期，使设计修改费用减至最小。 使用 RCP 技术，可以在费用和性能之间进行折衷；还可在最终产品硬件投产之前，仔细研 究诸如离散化及采样频率等影响、算法的性能等问题。通过将快速原型硬件系统与所要控制的 实际设备相连，可以反复研究使用不同传感器及驱动机构时系统的性能特征。而且，还可以利 用旁路（BYPASS）技术将原型电控单元（ECU： Electronic Control Unit）或控制器集成于开发 过程中，从而逐步完成从原型控制器到产品型控制器的顺利转换。 RCP 的关键就是代码的自动生成和下载，只需鼠标轻轻一点，就可以在几秒钟内完成设计 的更改。 恒润科技 7
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    开发技术

    共收录19306份资料，累计14个分类，关注成员有19位，主要包括：Actionscript,Javascript,PHP,VB,Perl,Delphi,Python,C#,C,Java,C++,Web开发,硬件开发,其它

    热门标签

    Actionscript Javascript PHP VB Perl Delphi Python C# C Java C++ Web开发 硬件开发 其它

    最新资料