基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)

　　dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及半實(shí)物仿真的軟硬件工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink/RTW的完全無(wú)縫連接。dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)擁有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，擴(kuò)充性好等優(yōu)點(diǎn)。dSPACE硬件系統(tǒng)中的處理器具有高速的計(jì)算能力，并配備了豐富的I/O支持，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行組合；軟件環(huán)境的功能強(qiáng)大且使用方便，包括實(shí)現(xiàn)代碼自動(dòng)生成/下載和試驗(yàn)/調(diào)試的整套工具。dSPACE軟硬件目前已經(jīng)成為進(jìn)行快速控制原型驗(yàn)證和半實(shí)物仿真的首選實(shí)時(shí)平臺(tái)。

　　dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及半實(shí)物仿真的軟硬件工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink/RTW的完全無(wú)縫連接。dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)擁有實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，擴(kuò)充性好等優(yōu)點(diǎn)。dSPACE硬件系統(tǒng)中的處理器具有高速的計(jì)算能力，并配備了豐富的I/O支持，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行組合；軟件環(huán)境的功能強(qiáng)大且使用方便，包括實(shí)現(xiàn)代碼自動(dòng)生成/下載和試驗(yàn)/調(diào)試的整套工具。dSPACE軟硬件目前已經(jīng)成為進(jìn)行快速控制原型驗(yàn)證和半實(shí)物仿真的首選實(shí)時(shí)平臺(tái)。

　　dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是由德國(guó)dSPACE公司開發(fā)的一套基于MATLAB/Simulink的控制系統(tǒng)開發(fā)及測(cè)試用的工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了和MATLAB/Simulink的完全無(wú)縫連接。dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)擁有高速計(jì)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(shí)現(xiàn)代碼生成、下載、試驗(yàn)和調(diào)試的軟件環(huán)境。

　　針對(duì)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(gè)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(yùn)算速度、內(nèi)存和I/O能力均可大大擴(kuò)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(gè)完整的實(shí)時(shí)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(jì)的大多數(shù)I/O（如A/D、D/A等），為配合驅(qū)動(dòng)應(yīng)用需求，配有PWM信號(hào)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(shí)現(xiàn)對(duì)用戶設(shè)計(jì)的算法或仿真模型的實(shí)時(shí)運(yùn)行。PowerPC的時(shí)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(chǔ)器包括8MB的閃存和32MB的SDRAM主存儲(chǔ)器。為了滿足硬件在回路仿真時(shí)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(guò)雙端口存儲(chǔ)器（DualPortRAM）與PPC相連。這個(gè)內(nèi)置的DSP能夠產(chǎn)生PWM信號(hào)，并且具有14位的數(shù)字I/O口。

　　dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)允許用戶實(shí)時(shí)地調(diào)整控制器參數(shù)和運(yùn)行環(huán)境，并提供各種各樣的參數(shù)顯示方式。dSPACE的實(shí)時(shí)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(jì)平臺(tái)MATLAB/Smiulink、dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及外部真實(shí)環(huán)境和設(shè)備。其中，RTI（RealTmieInterface）是連接dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)與MATLAB/Smiulink的紐帶，用戶通過(guò)將RTI庫(kù)中的模型與MATLAB/Smiulink配合使用，設(shè)計(jì)控制器的Smiulink模型，通過(guò)對(duì)RTW（RealTmieWorkshop）進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了從Smiulink模型到SPACE實(shí)時(shí)硬件代碼的無(wú)縫自動(dòng)下載。dSPACE實(shí)時(shí)硬件負(fù)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(cè)試軟件，提供對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的綜合管理，在線調(diào)整參數(shù)，建立用戶虛擬儀表，實(shí)時(shí)觀測(cè)控制效果。

　　針對(duì)dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的3個(gè)部分，dSPACE軟件系統(tǒng)相應(yīng)地也由3個(gè)模塊組成：算法開發(fā)模塊，實(shí)時(shí)運(yùn)行模塊及實(shí)時(shí)測(cè)試和監(jiān)控模塊。算法開發(fā)包括在Simulink里設(shè)計(jì)在線模型或用C語(yǔ)言編寫模型代碼; 實(shí)時(shí)運(yùn)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(dòng)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(guò)運(yùn)行dSPACE提供的批處理命令完成上述功能;！實(shí)時(shí)測(cè)試和監(jiān)控模塊由dSPACE系統(tǒng)提供的用戶界面軟件ControlDesk來(lái)完成，利用ControlDesk實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)硬件的圖形化管理，包括新硬件的注冊(cè)管理、控制實(shí)時(shí)程序的啟動(dòng)和停止及差錯(cuò)監(jiān)視、虛擬儀表的建立以及與實(shí)時(shí)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換、訪問(wèn)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(wèn)與實(shí)時(shí)操作相關(guān)的變量等參數(shù)的可視化管理。