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cSPACE硬件在回路控制系统

来源:微纳科技 点击数: 更新时间:2009-7-4 11:31:44

产品说明:
    cSPACE硬件在回路控制系统快速控制原型(Rapid Controller Prototyping,RCP)和硬件在回路实时仿真与控制( Hardware-in-Loop)是目前国外控制系统设计的常用方法,它把计算机仿真(纯软件)和实时控制(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。

    我公司研制的cSPACE硬件在回路控制系统(HIL)(以下简称cSPACE系统)基于TMS320F2812DSP开发,与德国dSPACE 公司的 DS1104卡类似,拥有A/D,D/A和IO及标准编码器接口功能;用户通过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,实时观察变量、实时修改控制参数、以图形方式实时显示控制结果;运行图形及数据可以保存到磁盘,研究人员可以利用MATLAB直接对这些数据进行离线处理。

cSPACE开发流程图


   

    在教学科研工作中,科研人员能方便的使用Matlab/Simulink进行控制算法设计和在线仿真的功能,快速开发控制系统,科研人员无需了解软硬件实现及编程过程,就能进行控制设计和调试,是控制系统设计更加简洁高效。

系统特点:

    采用硬件在回路的概念进行设计:
    采用国际上控制系统设计的常用方法(硬件在回路实时仿真与控制),把计算机仿真和实时控制有机结合起来,极大提高控制系统的设计效率和性能。


 

    使用MATLAB/Simulink无缝连接:
    基于cSPACE系统,科研人员可直接采用所熟悉的MATLAB/Simulink软件。只是搭建Simulink模块,图形化编程,就可以设计控制系统,同时可以在线调试;还可充分利用MATLAB强大的科学计算、信号分析处理、图形处理功能对保存的运行数据进行离线处理。

    丰富的硬件资源:
    cSPACE硬件在回路控制系统的硬件系统基于TMS320F2812DSP开发,拥有这款DSP丰富的外设资源,并且外扩三路DA模块和两路正交编码信号模块,使得这套系统拥有更强大的功能,能同时对三台电机进行实时控制。

    变量实时观测、修改和存储:
   
在MATLAB环境下,能实时观察变量、实时修改控制参数、以图形方式实时显示控制结果,数据能以MATLAB数据文件的形式被保存到磁盘。 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。

  

    开放性:
   
控制卡是开放式的,可以快速构建其它控制系统。

    价格优势:
   
相对国外的硬件在回路控制系统,价格上具有明显的竞争优势,具有极高的性价比。

cSPACE系统硬件成本底,控制系统设计好后,可以把生成的目标代码烧写进控制卡,从而构成离线独立运行的控制系统来控制被控对象,整个过程用户不需进行硬件或C语言及汇编语言的开发,极大减小用户构建控制系统时间和降低成本。

cSPACE系统的硬件资源:

    主处理器为TMS320F2812 DSP,处理能力为150MIPS
    8通道的12bit AD,转换时间为250ns,输入范围为(0,3V)
    2通道12bit的DA ,转换时间为1us,输出范围为(-10,+10V)或(0,4.096)
    1通道路16bit的DA,转换时间为5us,输出范围为(-10,+10V)
    3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
    2路输入IO引脚
    4路QEP单元正交编码信号处理模块
        其中第一、三两路工作频率为30M,计数寄存器长度为32bit
        第二、四两路可以工作在16bit 和32bit模式,16bit模式下工作频率可达150M,32bit模式下工作频率为5M。
    1路RS232串口
    1路增强型CAN接口
    128k×16bit 的片内flash 和18k×16bit 的SARAM
    三个32 bit 的定时器,4个16 bit定时器

用户可扩充的功能:
    8通道路12bit 的AD,转换时间为250ns
    5通道PWM信号,分辨率为16位
    1路RS232串口
    多达56个可单独编程的复用口,亦可用作通用I/O 口
    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

硬件模块

cSPACE

dSPACE

主处理器

采用TMS320F2812DSP开发,时钟频率为150M,指令周期为6.67ns

采用TMS320F2407DSP开发,时钟周期为40M

AD

6路高性能的16bitAD模块

8路高性能的16bitAD模块

DA

4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

IO接口

8路IO接口

16路

软件功能

cSPACE

dSPACE

变量在线修改模块

10个

多达数十个

变量实时显示模块

4个

多达数十个

使用变量在线修改模块和实时显示模块的个数限制

 

可以在10个变量在线修改模块和4个变量实时显示模块之间由用户任意组合

由用户任意组合

数据保存

自动保存

自动保存

变量显示方式

图形化显示

图形化显示