dSPACE實時仿真系統(tǒng)是一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及半實物仿真的軟硬件工作平臺,實現(xiàn)了和MATLAB/Simulink/RTW的完全無縫連接。dSPACE實時系統(tǒng)擁有實時性強,可靠性高,擴充性好等優(yōu)點。dSPACE硬件系統(tǒng)中的處理器具有高速的計算能力,并配備了豐富的I/O支持,用戶可以根據(jù)需要進行組合;軟件環(huán)境的功能強大且使用方便,包括實現(xiàn)代碼自動生成/下載和試驗/調(diào)試的整套工具。dSPACE軟硬件目前已經(jīng)成為進行快速控制原型驗證和半實物仿真的首選實時平臺。
dSPACE實時仿真系統(tǒng)是一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及半實物仿真的軟硬件工作平臺,實現(xiàn)了和MATLAB/Simulink/RTW的完全無縫連接。dSPACE實時系統(tǒng)擁有實時性強,可靠性高,擴充性好等優(yōu)點。dSPACE硬件系統(tǒng)中的處理器具有高速的計算能力,并配備了豐富的I/O支持,用戶可以根據(jù)需要進行組合;軟件環(huán)境的功能強大且使用方便,包括實現(xiàn)代碼自動生成/下載和試驗/調(diào)試的整套工具。dSPACE軟硬件目前已經(jīng)成為進行快速控制原型驗證和半實物仿真的首選實時平臺。
dSPACE體系結(jié)構(gòu)dSPACE實時仿真系統(tǒng)是由德國dSPACE公司開發(fā)的一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及測試用的工作平臺,實現(xiàn)了和MATLAB/Simulink的完全無縫連接。dSPACE實時系統(tǒng)擁有高速計算能力的硬件系統(tǒng)(包括處理器、I/O等),還擁有方便易用且能實現(xiàn)代碼生成、下載、試驗和調(diào)試的軟件環(huán)境。
dSPACE的硬件系統(tǒng)針對不同的用戶,dSPACE可分為標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)和單板系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)是把處理器板、I/O板分開,并提供多個系列和品種,允許用戶根據(jù)特定需求隨意組裝,可以使用多塊處理器板、多塊(多種)I/O板,使系統(tǒng)運算速度、內(nèi)存和I/O能力均可大大擴展,從而滿足復(fù)雜的應(yīng)用之需。單板系統(tǒng)本身就是一個完整的實時仿真系統(tǒng),DSP和I/O全部集成于同一板上,其I/O包括了采用快速控制原型設(shè)計的大多數(shù)I/O(如A/D、D/A等),為配合驅(qū)動應(yīng)用需求,配有PWM信號發(fā)生器等。
單板系統(tǒng)DS1104的硬件結(jié)構(gòu)圖,如圖1所示。dSPACE系統(tǒng)的硬件主要包括基于PowerPC和DSP的處理器芯片,用于實現(xiàn)對用戶設(shè)計的算法或仿真模型的實時運行。PowerPC的時鐘頻率為250MHz,并提供16kB的片內(nèi)數(shù)據(jù)緩存和片內(nèi)指令緩存。存儲器包括8MB的閃存和32MB的SDRAM主存儲器。為了滿足硬件在回路仿真時的需要,DS1104提供了8通道A/D轉(zhuǎn)換,8通道D/A轉(zhuǎn)換,20位數(shù)字I/O口以及同步串行接口。DS1104單板系統(tǒng)內(nèi)置了TEXAS公司的TMS320F240DSP芯片,它通過雙端口存儲器(DualPortRAM)與PPC相連。這個內(nèi)置的DSP能夠產(chǎn)生PWM信號,并且具有14位的數(shù)字I/O口。
dSPACE的軟件系統(tǒng)
dSPACE實時仿真系統(tǒng)允許用戶實時地調(diào)整控制器參數(shù)和運行環(huán)境,并提供各種各樣的參數(shù)顯示方式。dSPACE的實時仿真系統(tǒng)主要由3部分組成,如圖2所示,分別為控制系統(tǒng)算法設(shè)計平臺MATLAB/Smiulink、dSPACE實時仿真系統(tǒng)及外部真實環(huán)境和設(shè)備。其中,RTI(RealTmieInterface)是連接dSPACE實時系統(tǒng)與MATLAB/Smiulink的紐帶,用戶通過將RTI庫中的模型與MATLAB/Smiulink配合使用,設(shè)計控制器的Smiulink模型,通過對RTW(RealTmieWorkshop)進行擴展,實現(xiàn)了從Smiulink模型到SPACE實時硬件代碼的無縫自動下載。dSPACE實時硬件負責(zé)與外部設(shè)備連接,交互控制信息與反饋信息,監(jiān)控測試軟件,提供對試驗過程的綜合管理,在線調(diào)整參數(shù),建立用戶虛擬儀表,實時觀測控制效果。
針對dSPACE實時仿真系統(tǒng)的3個部分,dSPACE軟件系統(tǒng)相應(yīng)地也由3個模塊組成:算法開發(fā)模塊,實時運行模塊及實時測試和監(jiān)控模塊。算法開發(fā)包括在Simulink里設(shè)計在線模型或用C語言編寫模型代碼; 實時運行模塊依據(jù)算法開發(fā)的不同形式,相應(yīng)地也有2種方式:基于Simulink的模型在RTW和RTI的支持下自動完成模型的代碼生成、編譯、鏈接、下載;手工編寫的模型則需要通過運行dSPACE提供的批處理命令完成上述功能;!實時測試和監(jiān)控模塊由dSPACE系統(tǒng)提供的用戶界面軟件ControlDesk來完成,利用ControlDesk實現(xiàn)對實時硬件的圖形化管理,包括新硬件的注冊管理、控制實時程序的啟動和停止及差錯監(jiān)視、虛擬儀表的建立以及與實時程序進行動態(tài)數(shù)據(jù)交換、訪問RTI生成的變量文件、在變量和虛擬儀表之間建立聯(lián)系、訪問與實時操作相關(guān)的變量等參數(shù)的可視化管理。