[指导]基于MATLAB的DSPace快速控制原型开发系统
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dSPACE使用手册
3.2.2.2.2 Multi-I/O ..........................................................................................................................44 3.2.2.2.3 增量编码器接口...........................................................................................................45 3.2.2.2.4 定时及数字 I/O ............................................................................................................45 3.2.2.2.5 复杂模拟信号及阻型传感器....................................................................................46
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dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 .................... 7
2.1 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型...................................................... 7 2.2 HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 .................................... 8 2.3 用 dSPACE 进行控制系统开发........................................................................................ 9 2.4 建立用户 dSPACE 系统.................................................................................................. 12
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dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 .................... 7
2.1 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型...................................................... 7 2.2 HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 .................................... 8 2.3 用 dSPACE 进行控制系统开发........................................................................................ 9 2.4 建立用户 dSPACE 系统.................................................................................................. 12
dspace配置的优缺点比较
dSPACE*** 基于Matlab/Simulink平台***实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径1概述在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的趋势，这就使企业的新品开发面临着多样性需求与快速开发之间的矛盾；同时对控制系统鲁棒性及可靠性的要求也日益增加；另外并行工程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了日程。
DSPACE 的产品为并行工程的实现创造了一个良好的环境。
对于进行控制算法研究的工程师而言，最头疼的莫过于没有一个方便而又快捷的途径，可以将他们用控制系统设计软件 (如MATLAB/Simulink) 开发的控制算法在一个实时的硬件平台上实现，以便观察与实际的控制对象相连时，控制算法的性能；而且，如果控制算法不理想，还能够很快地进行反复设计、反复试验直到找到理想的控制方案。
对一些大型的科研应用项目，如果完全遵循过去的开发过程，由于开发过程中存在着需求更改，软件代码甚至代码运行硬件环境不可靠（如：新设计制造的控制单元存在缺陷）等问题，最终导致项目周期长、费用高，缺乏必要的可靠性，甚至还可能导致项目以失败告终。
这就要求在开发的初期阶段就引入各种试验手段，并有可靠性高的实时软/硬件环境做支持。
另外，当产品型控制器生产出来后，测试工程师又将面临一个严重的问题。
由于并行工程的需求，控制对象可能还处于研制阶段，或者控制对象很难得到，用什么方法才能在早期独立地完成对控制器的测试呢？我们将这些问题概括为两种：快速控制原型（RCP）和硬件在回路仿真（HILS）。
d SPACE 提供了这两方面应用的统一平台。
2Dspace介绍dSPACE实时仿真系统是由dSPACE公司开发的一套基于MA TLAB/Simulink的控制系统开发及测试的工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的完全无缝连接。
dSPACE实时系统拥有具有高速计算能力的硬件系统，包括处理器、I/O等，还拥有方便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。
（完整版）DSPACE应用简介
（完整版）DSPACE应⽤简介dSPACE 实时仿真平台软件环境及应⽤⼀、dSPACE 简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的⼀套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试⼯作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的⽆缝连接。
dSPACE 实时系统由两⼤部分组成，⼀是硬件系统，⼆是软件环境。
其中硬件系统的主要特点是具有⾼速计算能⼒，包括处理器和I/O 接⼝等；软件环境可以⽅便地实现代码⽣成/下载和试验调试等⼯作。
dSPACE 具有强⼤的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这⼀套并⾏⼯程提供了⼀个良好的环境。
dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和⼀体化，即从⼀个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到⼀套平台中来完成。
dSPACE 的软件环境主要由两⼤部分组成，⼀部分是实时代码的⽣成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进⾏扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的⾃动下载。
另⼀部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、⾃动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。
⼆、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的⽆法⽐拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。
2、dSPACE 的过渡性和快速性好。
由于dSPACE 和MATLAB 的⽆缝连接，使MATLAB ⽤户可以轻松掌握dSPACE 的使⽤，⽅便地从⾮实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，⼤⼤节省了时间和费⽤。
3、性能价格⽐⾼。
如何在Matlab中进行快速原型设计
如何在Matlab中进行快速原型设计在现代科技发展的浪潮中，快速原型设计成为了各个领域的重要一环。
它可以帮助我们迅速验证和评估新想法，从而更快地优化和改进我们的产品和服务。
而在计算机科学领域中，Matlab作为一种强大的数学计算和数据分析工具，提供了便捷的开发环境和丰富的函数库，使得快速原型设计变得更加简单和高效。
本文将介绍如何在Matlab中进行快速原型设计，并分享一些实用的技巧和工具。
1. 确定需求和目标在开始任何项目之前，首先需要明确我们的需求和目标。
快速原型设计的目的是验证新想法的可行性和有效性，因此我们需要明确我们的研究问题、假设和预期结果。
这些明确的目标将帮助我们选择合适的方法和工具，并指导我们整个原型设计过程。
2. MatLab环境准备在使用Matlab进行快速原型设计之前，我们需要准备一个合适的开发环境。
首先，确保我们有最新版本的Matlab安装在我们的计算机上。
然后，检查我们是否有所需的工具箱和函数库，如图像处理工具箱、机器学习工具箱等。
如果我们没有这些工具箱，可以通过Matlab官方网站或额外的第三方资源获得。
3. 数据处理与分析在快速原型设计中，数据处理和分析是至关重要的环节。
Matlab提供了丰富的数据处理和分析函数，可以帮助我们快速处理和分析数据，从而获得有价值的信息和结论。
例如，我们可以使用Matlab中的统计工具箱对数据进行描述性统计、假设检验和回归分析等。
此外，Matlab还支持可视化数据的各种方法，如绘制直方图、散点图和线图等，以便更好地理解和解释数据。
4. 图像和信号处理在许多项目中，图像和信号处理是不可或缺的一步。
Matlab提供了许多强大的图像和信号处理函数，使得这个过程变得简单而高效。
例如，我们可以使用Matlab中的图像处理工具箱进行图像增强、图像分割和目标检测等。
此外，我们还可以使用Matlab中的信号处理工具箱进行滤波、频谱分析和语音识别等。
这些工具极大地加速了我们的原型设计过程，并提供了准确的结果。
基于dSPACE的电机控制系统实验平台研究
基于dSPACE的电机控制系统实验平台研究作者：郎宝华,杨建华,李榕来源：《现代电子技术》2010年第17期摘要:通常电机控制实验采用以微控制器如DSP为控制核心来进行硬件平台搭建和软件控制算法编程,但该方法存在费时费力的缺点,因此提出利用dSPACE和Matlab/Simulink进行电机控制实验的方法,该方法免去常规方法的软件编程的步骤,节省了大量时间,且更改控制算法灵活。
叙述基于dSPACE的电机控制系统实验平台的搭建过程和开发步骤,最后给出了应用实例。
关键词:dSPACE; Matlab/Simulink; 实验平台; 控制算法中图分类号:TN710-33文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0130-03Study on Experiment Platform of Motor Control System Based on dSPACELANG Bao-hua1, YANG Jian-hua1, LI Rong2(1.School of Electro nic & Information Engineering, Xi’an Technological University, Xi’an 710032, China;2.Oil Marketing Companies in Northwest China, Urumqi 830068, China)Abstract: Usually the hardware platform and software controlling arithmetics are based on a MCU such as DSP when an experiment of motor control is performed, but it has the defects of long time and hard ado. Hence a method of experiment of motor control system using dSPACE and Matlab/Simulink is proposed and this method needn't software programming so saves a lot of time, moreover controlling arithmetics can be modified neatly. The setting processes and steps of experiment platform of motor control system are discussed in detail and then an application example is given in paper.Keywords: dSPACE; Matlab/Simulink; experiment platform; controlling arithmetics0 引言在通常以微控制器如DSP为控制核心进行电机控制系统的实验开发过程中,由于要编写大量的程序代码而需要大量的编程时间,而且如果控制系统算法需要更改或增加则又需较多时间来更改软件,因此实验开发周期长,不利于控制算法的研究和实际应用。
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文
基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。
本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。
我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。
在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。
在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。
通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。
我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。
本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。
Dspace--Canoe--Stateflow三种软件的比较及所用领域分析
Dspace Canoe Stateflow三种软件的比较20年前，dSPACE开启了实时控制系统的先河，吸引了全球无数的眼光，今天的dSPACE已经成为开发和测试机械控制系统工程的市场领导者。
dSPACE(digital SignalProcessing And Control Engineering)实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MAT-LAB/Simulink的辅助系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台，实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接，使得控制器的仿真模型和算法能够通过dSPACE应用于伺服控制器的开发。
1.1 dSPACE的功能特点dSPACE实时系统由两部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。
Dspace 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI(Real 一TimenIetarfec)，它是连接dSAPCE实时系统与Matlab/simulink纽带，通过对RTW(Real一TimeWorkshop)进行扩展，可以实现从simulnik模型到dSAPCE实时硬件代码的自动下载。
另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境(软件)ControlDesk、自动试验及参数调整软件MUB/MTRACE、PC与实时处理器通信软件CUB以及实时动画软件RealMotion等。
硬件系统主要分两大类:一是把处理器和I/O集成到一个板子上，形成一个完整的实时仿真系统的单板系统;二是将实时处理器和用户接口完全分开，以实现处理器能力和I/O能力的自由扩展，处理器和I/O之间通信由PHS(PeriPheral High一Speed Bus)总线实现的标准组件系统。
dSAPCE实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点:dSAPCE组合性很强、dSAPCE的过渡性和易于掌握和使用、对产品实时控制器的支持性强、快速性好、性能价格比高、实时性好、可靠性高、灵活性强。
dSPACE的资料——非常好用
,dSPACE*** 基于Matlab/Simulink平台***实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径恒润科技有限公司2004年6月目录1概述 (1)2dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 (1)2.1RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型 (1)2.2HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 (1)2.3用dSPACE进行控制系统开发 (1)2.4建立用户dSPACE系统 (1)3dSPACE体系结构 (1)3.1dSPACE软件 (1)3.1.1代码生成及下载软件（Implementation Software） (1)3.1.1.1代码的生成过程 (1)3.1.1.2MATLAB/Simulink-现代控制设计平台 (1)3.1.1.3RTI(Real-Time Interface)-从方框图自动生成代码并下载 (1)3.1.1.4PPC编译器 (1)3.1.2实验软件（Experiment Software） (1)3.1.2.1ControlDesk综合实验环境 (1)3.1.2.2MLIB和MTRACE—实现自动试验及参数调整 (1)3.1.2.3MotionDesk—实时动画 (1)3.1.2.4CLIB---PC与实时处理器通讯 (1)3.1.2.5AutoMationDesk-自动化测试工具 (1)3.1.3TargetLink-产品级代码的生成 (1)3.2dSPACE硬件 (1)3.2.1智能化的单板系统 (1)3.2.1.1DS1103 PPC 控制器板 (1)3.2.1.2DS1104 PPC 控制器板 (1)3.2.2标准组件系统 (1)3.2.2.1处理器板（Processor Boards） (1)3.2.2.1.1处理器板概述（总线和中断） (1)3.2.2.1.2DS1005 PPC板-处理器POWER PC750FX，800MHz (1)3.2.2.1.3DS1006 PPC板-处理器X86处理器，2.2GHz (1)3.2.2.2I/O板 (1)3.2.2.2.1简单A/D和D/A转换 (1)3.2.2.2.2Multi-I/O (1)北京恒润科技有限公司 13.2.2.2.3增量编码器接口 (1)3.2.2.2.4定时及数字I/O (1)3.2.2.2.5复杂模拟信号及阻型传感器 (1)3.2.2.2.6其它I/O (1)3.2.2.2.7DS2211 HIL I/O板 (1)3.2.2.3附件（Accessories） (1)3.2.2.3.1大系统扩展盒PX10/PX20 (1)3.2.2.3.2接插键指示灯面板 (1)3.2.2.3.3DS830连接缓冲器板-连接远距离系统 (1)3.2.3汽车内置系统 (1)3.2.3.1AutoBox-汽车内置试验扩展箱 (1)3.2.3.2MicroAutoBox-车辆快速测试控制原型系统的最佳选择 (1)4应用实例 (1)4.1机器人新型控制原理测试--用μ-综合与分析法控制机械手 (1)4.2驱动方面的应用-验证ASIC控制器原理 (1)4.3机械工程方面的应用—Achenbach Buschhüten 平面度控制 (1)4.4航空航天方面的应用—Simona开发飞行仿真器 (1)4.5汽车的硬件在回路仿真—ABS控制器测试试验台 (1)4.6电力电子方面的应用-机车驱动系统硬件在回路仿真 (1)4.7ECU开发应用-菲亚特公司开发ERG控制器 (1)4.8DaimlerChrysler开发主动悬架 (1)4.9Delphi利用Targetlink进行电控产品开发 (1)4.10Audi公司动力传动系统HIL仿真测试 (1)4.11DS2302、DS4002的应用实例 (1)附录1—I/O板技术特性 (1)附录2—dSPACE对计算机软件及硬件的要求 (1)北京恒润科技有限公司 21概述在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的趋势，这就使企业的新品开发面临着多样性需求与快速开发之间的矛盾；对控制系统鲁棒性及可靠性的要求也日益增加；并行工程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了日程。
基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践
基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践控制系统设计是现代工程领域中至关重要的一部分，它涉及到对系统动态特性的分析、建模、控制器设计以及性能评估等方面。
MATLAB作为一种强大的工程计算软件，在控制系统设计与仿真方面有着广泛的应用。
本文将介绍基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践，包括系统建模、控制器设计、性能评估等内容。
1. 控制系统设计概述控制系统是通过对被控对象施加某种影响，使其按照既定要求或规律运动的系统。
在控制系统设计中，首先需要对被控对象进行建模，以便进行后续的分析和设计。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以帮助工程师快速准确地建立系统模型。
2. 系统建模与仿真在MATLAB中，可以利用Simulink工具进行系统建模和仿真。
Simulink是MATLAB中用于多域仿真和建模的工具，用户可以通过拖拽图形化组件来搭建整个系统模型。
同时，Simulink还提供了各种信号源、传感器、执行器等组件，方便用户快速搭建复杂的控制系统模型。
3. 控制器设计控制器是控制系统中至关重要的一部分，它根据系统反馈信息对输出信号进行调节，以使系统输出达到期望值。
在MATLAB中，可以利用Control System Toolbox进行各种类型的控制器设计，包括PID控制器、根轨迹设计、频域设计等。
工程师可以根据系统需求选择合适的控制器类型，并通过MATLAB进行参数调节和性能优化。
4. 性能评估与优化在控制系统设计过程中，性能评估是必不可少的一环。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，可以帮助工程师对系统进行性能评估，并进行优化改进。
通过仿真实验和数据分析，工程师可以评估系统的稳定性、鲁棒性、响应速度等指标，并针对性地进行调整和改进。
5. 实例演示为了更好地说明基于MATLAB的控制系统设计与仿真实践，我们将以一个简单的直流电机速度控制系统为例进行演示。
首先我们将建立电机数学模型，并设计PID速度控制器；然后利用Simulink搭建整个闭环控制系统，并进行仿真实验；最后通过MATLAB对系统性能进行评估和优化。
快速控制原型技术讲解
Transmission
Engine
ECU
Real components
4.1 快速控制原型技术
快速控制原型技术的应用
Virtual components
Road
Axle
“Driver” – gas/brake/gears
Transmission
Engine
ECU
Dynomometer
Real components
Visual C，或者Watcom C++ 11.0 （模型编译） xPC API （用户界面与实时控制模型的接口） LabVIEW (用户界面、参数调节，数据显示、控制
逻辑、日志文件的生成)
4.2 xPC-target
xPC Target简介
xPC Target是MathWorks公司开发的一个基于RTW体系框 架的实时系统产品，可将标准的PC兼容机转变为一个实时 系统，来实现控制系统或DSP系统的快速原型化、硬件在回 路中的测试和系统半实物仿真等功能。随着目前PC兼容机 的普遍使用，从而xPC Target提供了一种造价低廉的、性 能较高的并且便捷的实时应用系统。
快速控制原型技术的应用
TCP/IP
Host PC
• Create/Test Model • Code Generation • System analysis in non-real-time
虚拟场景显示
• Visualization and Interaction
Hardware-in-the-loop system
三维实时显示
触摸屏控制系统
4.1 快速控制原型技术
快速控制原型技术的应用
快速控制原型系统的Simulink®控制模型
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[指导]基于MATLAB的DSPace快速控制原型开发系统微纳科技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 .....................................................................64.1. 直线电机驱动的二级倒立摆的控制 (6)4.2. 磁悬浮球系统的控制 (8)4.3. 三容水箱过程控制实验系统的控制 (9)4.4. 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。
图4 cSPACE的监控界面三. 硬件资源cSPACE的硬件资源如下所示:, 主处理器为TMS320F2812 DSP，处理能力为150MIPS , 16通道的12bit AD，转换时间为250ns，输入范围为(0，3V), 6通道的16bit AD，转换时间为3.1us，输入范围为(-10，10V)或(-5，5V) , 4通道16bit的DA，建立时间为10us，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通道QEP单元正交编码信号处理模块, 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 的系统定时器，4个16 bit通用定时器用户额外可扩充的功能:, 5通道PWM信号，分辨率为16位, 1路RS232串口, 多达20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表1 cSPACE与国外同类产品对比表格硬件模块 cSPACE dSPACE主处理器采用TMS320F2812DSP开发，采用TMS320F2407DSP开发，时钟频率为150M，指令周期为时钟周期为40M6.67nsAD 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可以在10个变量在线修改模由用户任意组合和实时显示模块的个数块和4个变量实时显示模块之限制间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，从而构成脱离计算机而独立运行的嵌入式控制系统，控制被控对象，整个过程用户不需进行硬件和C语言或汇编语言的开发，极大减小用户构建控制系统时间和降低成本。
四. 应用案例4.1. 直线电机驱动的二级倒立摆的控制倒立摆是一个典型的快速、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统，必须采取有效的控制算法才能使之稳定。
倒立摆在控制过程中，能有效反映诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多关键问题。
因此人们常常利用倒立摆检验各种控制算法对不稳定性、非线性和快速系统的控制能力，以及各种控制算法的有效性。
倒立摆的控制研究具有理论意义，多级摆控制是控制领域研究的难点。
其中二级倒立摆的实物图如下图所示:上摆杆编码器二下摆杆编码器一光栅图5 直线电机驱动的二级倒立摆二级摆包括直线电机、上摆杆和下摆杆以及测试摆杆角度的编码器、测试电机直线位移的光栅。
cSPACE快速控制原型系统接收来自光电编码器的摆杆角度信号和光栅输出的直线电机的工作台位移信号，并对信号进行处理得到，，xx,,,,,,,,,，1212六个状态变量，然后根据最优控制算法计算得到精确的控制量，经过DA转换后输出模拟控制信号，再经伺服驱动器放大后驱动直线电机输出相应的力来控制摆杆倒立平衡。
下图为硬件组成的原理框图。
DSP直线伺服监控倒立摆控制卡电机驱动器计算机直线传感器上摆杆摆角角度编码器下摆杆摆角角度编码器图6 二级倒立摆控制系统硬件框图对于二级倒立摆的控制，采用最优控制算法控制二级倒立摆，下图为最优控制算法的cSPACE框图图7 二级倒立摆最优控制算法图中encoder1、encoder4、encoder3分别是DSP控制卡采集电机位置、下摆杆角度和下摆杆角度的正交编码信号处理的模块，WM-DAC1是cSPACE系统的DA转换模块。
编译模块后生成针对控制卡的目标代码，运行程序后控制卡就能采集传感器的信号，处理这些信号经过得到控制量，控制量经过DA转换后得到模拟控制信号，驱动器对模拟控制信号进行放大后驱动直线电机使二级摆能保持稳定。
4.2. 磁悬浮球系统的控制图8 磁悬浮实验系统磁悬浮实验装置由被控对象钢球、电磁铁、LED平行光源、硅光电池传感器、cSPACE控制卡以及驱动系统组成，它的原理是采用LED平行光源和光电传感器测量被控对象钢球与电磁铁之间的距离变化，控制系统采集变化的信号并进行PID、超前校正等控制器的运算，得到控制信号，通过放大器控制电磁铁绕组中的电流，使之产生与钢球的重力相平衡的电磁力，这样钢球就可以悬浮在空中而处于平衡状态。
微纳科技的磁悬浮球实验系统采用cSPACE快速控制原型系统开发，具有MATLAB/Simulink图形化开发、自动生成可行性代码、参数在线调节、变量在线观测和自动存储的功能，使磁悬浮球电控单元的开发和控制算法的实现变得更加简捷和高效。
系统控制效果直观，富有趣味性，能够很好地培养学生的学习兴趣，是自动控制、计算机控制技术、机电一体化等课程很好的实验装置，也是控制理论研究的很好的实验平台。
以下为磁悬浮球系统的PID控制算法框图:图9 磁悬浮球实验系统PID控制算法4.3. 三容水箱过程控制实验系统的控制微纳科技三容水箱过程控制实验系统是学习和研究过程控制原理的实验系统，由三容水箱和微纳科技cSPACE控制系统组成，用户可以在MATLAB/Simulink环境下采用PID算法对三容水箱的液位、压力、流量进行控制，实验系统还附带有温度控制实验。
图10 过程控制实验系统4.4. 采用磁流变液阻尼器的1/4车辆振动实验系统的控制磁流变液阻尼器是利用磁流变液的流变效应而制作的结构简单、功耗小、可控性强、阻尼力可实时调节的智能型阻尼器。
此类阻尼器在机械、汽车以及土木工程等领域的振动控制方面具有广阔的应用前景。
为研究磁流变阻尼器和半主动控制算法的有效性，采用一套完整的模拟车辆系统试验平台，包括模拟车辆系统、数据采集系统、控制系统和程控电流源等，采用cSPACE系统，分别实现on-off控制、连续控制和模糊控制三种控制策略，对磁流变减振器进行半主动控制实验。
图11 磁流变液阻尼器振动实验平台采用模糊控制的cSPACE控制算法框图如下图所示:图12 磁流变液阻尼器模糊控制算法图中ADC模块为cSPACE的AD模块，用于采集上质量块(车体)和下质量块(转向架)的速度信号;“A1”和“A3”模块用于对采集的速度信号进行变换，得到实际的速度信号，用车体的速度信号减去转向架的速度信号得到相对速度信号;“WM-Read1ab”模块用于在计算机上观测车体的速度和车体和转向架之间的相对速度信号;“ifsystem1”和“ifsystem”模块用于对速度信号设置阈值，当速度大于一定的值才施加控制，防止在速度为0附近行程振荡;“WM-DAC1”模块把“On-off控制”算法的输出转变为实际的电压信号,“Fuzzy”模块实现模糊控制方法。