微纳科技cSPACE快速控制原型开发系统

（基于MATLAB的DSP快速控制原型开发系统）

一. 产品简介 ...................................................................................................... 1 二. 系统组成 ...................................................................................................... 2 三. 硬件资源 ...................................................................................................... 4 四. 应用案例 ...................................................................................................... 6

4.1. 4.2. 4.3. 4.4.

直线电机驱动的二级倒立摆的控制................................................ 6 磁悬浮球系统的控制........................................................................ 8 三容水箱过程控制实验系统的控制................................................ 9 采用磁流变液阻尼器的1/4车辆振动实验系统的控制 .............. 10

一. 产品简介

快速控制原型（Rapid Controller Prototyping，RCP）和硬件在回路实时仿真(Hardware-in-Loop，HIL)是目前国际上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。目前，这一系统或设计方法已经在高校和实验室得到普遍采用，最典型的例子为德国的dSPACE快速控制系统原型设计系统。

dSPACE卡是一个基于MATLAB/Simulink开发环境的自动代码生成工具，拥有快速控制原型开发和硬件在环仿真功能。应用这种方法，可使电控单元系统及机械控制系统的开发和测试简捷和高效。因此，dSPACE已经成为运动控制和过程控制开发的好工具，受到了全球用户的欢迎。

本公司研制的cSPACE快速控制原型和硬件在回路开发系统（以下简称cSPACE系统）基于TMS320F2812DSP开发，与dSPACE 公司的 DS1104卡相当，拥有AD、DA、IO、Encoder和快速控制原型开发、硬件在环仿真功能，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

1

模块，编译整个模块就能自动生成DSP代码，在控制卡上运行后就能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，可实时修改控制参数，并以图形方式实时显示控制结果；而且DSP采集的数据可以保存到磁盘，研究人员可利用MATLAB对这些数据进行离线处理，下图为利用cSPACE工具的开发流程图。

图1 cSPACE开发流程图

二. 系统组成

微纳科技cSPACE快速控制原型和硬件在回路开发系统根据国际上控制系统设计常用的快速控制原型和硬件在回路原理进行开发，硬件功能与德国dSPACE 公司的 DS1104卡相当，拥有dSPACE- DS1104所具备的大部分接口功能和快速控制原型开发、硬件在回路仿真技术，具体包括以下三大部分： 一、cSPACE系统的控制卡采用高性能的TMS320F2812DSP开发，并且外扩

2

高性能的AD、DA和正交编码信号处理模块，具有丰富的硬件接口，可以同时控制多台电机。

图2 cSPACE的DSP控制卡

二、cSPACE系统的开发环境是基于广大科研人员所熟悉的MATLAB/Simulink进行开发，方便用户使用，同时能充分利用MATLAB强大的科学计算、信号分析处理、图形处理功能。

图3 cSPACE的MATLAB开发环境

三、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。

3