dSPACE 电机快速控制原型与电机控制器硬件在回路仿真方案 恒润科技
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2009-5-18
目录
1 dSPACE 快速控制原型设计 (3)
1.2 总体框架 (3)
1.3 dSPACE RCP系统应用示意图 (4)
2 dSPACE 硬件在回路仿真 (5)
2.1 HIL (硬件在回路)系统 (5)
2.2 dSPACE HIL仿真应用示意图 (6)
3 相关板卡说明 (6)
3.1 DS1006 PPC处理器板-处理器AMD Opteron (6)
3.2 组件系统I/O板 —— DS2001/DS2002/DS2003 A/D 板 (9)
3.3 组件系统I/O板 —— DS2101/DS2102/DS2103高速D/A板 (12)
3.4 组件系统I/O板 —— DS3001/DS3002 增量编码器接口板 (14)
3.5 组件系统I/O板 —— DS5101数字波形输出板 (16)
3.6 组件系统I/O板—— DS5202 FPGA Base Board (17)
3.7 PX-20机箱 (18)
1 dSPACE 快速控制原型设计
1.1 RCP(快速控制原型) 系统
使用dSPACE可以构建一个方便的RCP快速控制设计系统。通过dSPACE控制系统可以实现基于V模式的开发流程。
dSPACE系统的软件使用控制工程领域的基本软件工具MATLAB/Simulink作为其工具前端。利用RTI工具，dSPACE可以直接继承开发人员在MATLAB软件环境下得到的Simulink算法模型，将这个模型自动转变成为可实时运行的程序代码，并将代码下载至其专用硬件平台上运行。在Simulink模型中，开发人员可以使用的dSPACE/RTI提供的各种实际物理信号接口，这样，模型算法生成代码后就可以直接通过dSPACE专用硬件平台上对应定义的物理信号接口处理真实的电气信号（传感器反馈，执行机构驱动，总线通讯等）。也就是说，在dSPACE平台上运行的Simulink模型，可以与真实的物理设备相互关联，实现对理论设计的实验测试检验。 dSPACE基于模型的RCP和产品开发
1.2 总体框架
古代建筑模型>智能药盒dSPACE仿真控制系统的框架如下：
壁炉门（以同步电机为例）
48v转12v
如图：首先通过交流转直流将220V交流信号转接成220V直流信号。然后通过IGBT 开关组将直流信号转换成3路交流信号。其中的IGBT信号处理通过dSPACE输出信号。
化学螺栓检测其中每相电流信号通过电流环等采样。将电流信号转对应的电压信号。另外每相相位的电压信号通过隔离电压器隔离变压采样。
1.3 dSPACE RCP系统应用示意图
所用各板卡功能简介：
DS1006 3GHz---处理器板，负责模型(控制器)解算，以及IO板卡管理。
DS2002---对传感器信号采集处理，比如电机电流传感器等。
DS2103---产生模拟量信号，满足某些电机控制器控制需求。
DS3002---增量编码器IO接口板，对电机增量编码器传感器信号处理。
DS5101---任意波形发生器，产生电机控制所需的PWM信号。
PX20_819/R/O---机箱，用于安装dSPACE处理器板和IO板。
所用各板卡数量，视具体应用情况而定。详细板卡资料，请参见第三章《相关板卡说明》。
2 dSPACE 硬件在回路仿真
2.1 HIL (硬件在回路)系统
当控制系统设计结束，并已制成产品控制器时，需要通过闭环详细测试。但由于很多测试条件难以实
现，诸如极限测试、失效测试，或是在真实环境中测试费用较昂贵等，使得产品测试难以进行。例如：在积雪覆盖的路面上进行汽车防抱死装置（ABS）控制器的测试就只能在冬季有雪的天气进行。还有一种情况，是为了缩短开发周期，需要在控制器闭环运行环境不存在的情况下（如：控制对象与控制器并行开发），对产品进行测试，传统的样机实验方法不再适用。dSPACE实时仿真系统的HIL仿真将有效解决这一问题。
智力积木
发动机ECU的HIL测试
现在，许多控制工程师都把HILS作为替代真实环境或设备的一种典型测试方法。在HILS中，实际的控制器和用来代替真实环境或设备的仿真模型一起组成闭环测试系统，难以建立数学仿真模型的部件（如液压系统）仍可以以实物形式保留在闭环中，这样就可以在实验室环境下完成对电子控制单元的测试，从而可以大大降低开发费用，缩短开发周期。
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