联系我们
您现在的位置: 微纳科技 > cSPACE控制系统 > 正文

cSPACE控制系统

来源:微纳科技 点击数: 更新时间:2013-9-22 16:49:40

cSPACE快速控制原型和硬件在回路开发系统(简称cSPACE系统)基于TMS320F2812DSP开发,拥有丰富的硬件资源。软件控制通过Matlab/Simulink设计好控制算法,将硬件输入、输出接口替换为cSPACE模块,编译Simulink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模块,实时修改控制参数以图形方式实时显示控制结果,DSP采集的数据能以txt文本文档的格式被保存到磁盘,研究人员可以利用MATLAB直接对这些数据进行处理。

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进行控制系统的快速开发,而无需进行针对算法实现的软硬件开发过程,这样可以把主要的问题放在设计而不是硬件平台的实现上。使得电控单元系统及机械控制系统的开发和测试将更加简捷高效。

cSPACE开发流程如下图所示。

 

1.1 cSPACE控制系统硬件资源

主处理器为TMS320F2812 DSP,处理能力为150MIPS

最多可容纳15通道的12bit AD,转换时间为250ns,输入范围为(03V

最多可容纳6通道的16bit AD,转换时间为3.1us,输入范围为(-10+10V

最多可容纳4通道16bit DA,建立时间为10us,输出范围为(-10+10V

最多可容纳3通道独立的PWM信号,分辨率为16位,每个通道有两路输出6路输出,这6路输出也可以作为输出的IO引脚使用

最多可容纳4路输入IO引脚

最多可容纳4通道QEP单元正交编码信号处理模块

最多可容纳2RS232串口

128k×16bit的片内flash18k×16bitSARAM

三个32 bit的系统定时器,416 bit通用定时器

用户额外可扩充的功能:

最多可容纳6通道PWM信号,分辨率为16

多达56个可单独编程的复用口,亦可用作通用I/O 

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

供电:

±15V5V直流供电

 注意:控制卡的功能可以根据用户的需求进行定制。

cSPACE控制卡实物图如下所示:

 

1.2 cSPACE控制系统软

1.2.1软件资源

cSPACE控制软件是面向MATLAB的实时仿真控制系统。它采用科研人员所熟悉的MATLAB/Simulink,设计控制系统只是搭建Simulink模块,图形化编程可以充分利用MATLAB的资源。并自带有WM-cSPACE工具箱,工具箱包含硬件接口模块、显示模块以及变量修改模块。

 

Hardware_Interface每个模块均控制卡硬件上的接口一一对应。

 Parameters Tuning

  

Variables Display

 

1.2.2基于cSPACE系统的开发平台

基于直线电机控制系统动态响应分析为例,其硬件原理图如下图所示:

 

 

 

 

利用MATLAB/Simulink资源以及WM-cSPACE工具箱可搭建如下图所示模块。

 

上图是利用控制卡在simulink里搭建的直线电机跟踪方波的控制算法。图中WM_Encoder2是采集电机的位置信号的模块,采集的信号经过一系列处理后由控制卡的16bitDA模块输出到驱动器,经驱动器放大后控制电机运动。

cSPACE控制界面,如图所示。

 

图中“WM-Read”模块与Variables Display中的模块一一对应;“WM-Write”Parameters Tuning工具箱中的模块一一对应。用户还可以通过控制面板右上角的“Save data”选项对“WM-Read”模块的数据选择性存储。

1.3 微纳科技cSPACE硬件在回路控制系统的特点:

1)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)设计,把计算机仿真和实时控制结合起来,极大提高控制系统的设计效率和性能。

2)使用MATLAB/SimulinkcSPACE系统进行开发:

采用科研人员所熟悉的MATLAB/Simulink软件对cSPACE进行开发,设计控制系统只是搭建Simulink模块,图形化编程,并且可以充分利用MATLAB的资源。

3)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4DA模块和2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4台电机进行实时控制。

4)变量实时观测、修改和存储:

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,并且DSP采集的数据能以MATLAB数据文件的形式被保存到磁盘。

5)开放性:

控制卡是开放式的,用于可以使用这个DSP控制卡构建其它控制系统。

6)价钱低廉:

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。