dSPACE快速控制原型在金属带式无

文章编号:1002-0446(2002)06-0545-05dSPACE快速控制原型在机器人控制中的应用X沈悦明　陈启军(同济大学信息与控制工程系　上海　200092)摘　要:本文介绍了dSP A CE实时系统以及基于dSPA CE的快速控制原型设计方法.利用dSPA CE系统构造了四自由度机器人快速控制原型并进行了轨迹跟踪方面的实验研究.实验结果证明了本文系统及方法的有效性.关键词:dSP ACE;快速控制原型;M A T LA B;Simulink;R T W;RT I中图分类号:　T P24 文献标识码:　BdSPACE RAPID CONTROL PROTOTYPING ANDIT'S APPLICATION IN ROBOT CONTROLSHEN Yue-ming　CHEN Qi-jun(Dep artment of Inf ormation and Control Eng inee ring,T ongj i Univ ersity　S hang hai　200092)　Abstract:T his paper presents t he dSPA CE r eal-time sy st em and the design str ategy on r apid co nt ro l pro tot yping based o n the dSP A CE system.With the dSPA CE system,a rapid co nt ro l pro tot yping is designed fo r a manipulato r w hich has fo ur degr ees o f fr eedo m.Ex perimental r esear ches on trajector y tr acking co nt ro l are g iven which sho w the effectiv eness o f the sy stem and t he met ho d.　Keywords:dSP A CE,ra pid contr ol pro tot yping,M A T L A B,simulik,RT W,RT I1　引言(Introduction)dSPACE实时系统是由德国dSPACE(digital Signal Processing And Co ntro l Engineering)公司开发的一套基于M ATLAB/Simulink的控制系统开发及测试平台,它实现了和M AT LAB/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/下载和实验/调试的软件环境.目前dSPACE系统在国外已广泛应用于机器人、航空航天、汽车、发动机、电力机车、驱动及工业控制等领域[1,2],但在国内文献中还未见相关应用的介绍.当今社会,市场对产品的需求呈多样性、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.工程师总希望快速地建立控制对象及控制器模型,并对整个控制系统进行多次离线的及在线的实验来验证控制系统软、硬件方案的可行性.这个过程就称之为快速控制原型(Rapid Control Prototyping RCP),RCP的关键是代码的自动生成和下载,dSPACE软、硬件系统为RCP 提供了完美的解决方案.本文介绍了基于dSPACE平台构建机器人快速控制原型的方法.利用dSPACE系统构造了四自由度机器人快速控制原型,实现了数据的下载、采集,完成了模型参数的实时调节,生成了机械手的运动轨迹及误差曲线图.机器人连续轨迹跟踪的实验取得了满意的效果,证明了本文系统及方法的有效性. 2　dSPACE系统介绍(Introduction of the dSPACE system)2.1　硬件系统本实验室所采用的dSPACE系统硬件组成如图1所示.其中DS1003是处理器板,含有一片主频为40M Hz的DSP芯片TM S320C40,局部与全局内存使得DSP的操作能做到零等待,双端口RAM使得第24卷第6期2002年11月机器人　R OBOT Vo l.24,N o.6　No v.,2002X基金项目:国家自然科学基金资助项目(60005002).收稿日期:2002-07-04主机与DSP 之间可以快速通信;DS 2002是A /D 转换板,含两组独立的16位高速A /D 转换器,每组各含16路转换信道,转换时间为5L s;DS4003提供了96条双向高速数字I/O 口,每8位为一组,方向可编程;DS 4001除了含有32条与DS 4003同样特性的数字I/O 口外,还含5个计数器/时钟电路,可通过编程输出4路PWM 信号;所有这些板卡都通过32位PHS 总线(Peripheral hig h -speed bus )相互连接.图1　dSP A CE 硬件系统Fig.1　dSPA CE har dwar e systemdSPACE 系统的出发点是将实时系统和提供用户接口的系统完全分开.处理器板和各种I/O 板都有很高的运行速度,它们之间通过PHS 总线相连.PHS 总线是专门为实时应用而设计的,它对I /O 与处理器的通讯而言总是处于开放状态,不存在其它多CPU 总线系统中存在的等待时间或利用外部传输协议的总线系统所存在的内含软件问题,因而可以保证I/O 访问时间.dSPACE 板和主机之间的接口通过ISA 总线或Ethernet 完成.通过将dSPACE 处理器板上的全部内存映像到PC 机内,主机能够访问dSPACE 处理器上的所有内存,从而完成dSPACE 实时硬件系统和PC 机之间的数据传输.PC 机扮演智能终端的角色,作为可视化的监控平台.2.2　软件系统2.2.1　代码生成及下载软件(1)代码的生成过程代码的生成及下载可以自动完成也可手工完成.将仿真模型或控制原型从离线仿真转到实时仿真或控制的最快捷方式就是用Sim ulink.dSPACE 的实时接口库RT I(Real-Time Interface)允许通过方框图的方式来指定用户I /O ,RT I 与M athWo rks 的RT W(Real-Tim e Wor ksho p)共同协作可自动生成dSPACE 硬件所需的代码,完成代码的生成和下载过程.如果不想用Sim ulink 完成控制器或仿真模型代码的生成,用户可利用dSPACE 提供的用于初始化和访问实时硬件系统的C 函数库编写自己的C 代码,在调试器、编译器和下载软件的帮助下完成代码的生成和下载.(2)MAT LAB /Sim ulink ——控制设计平台M AT LAB 具有功能强大的数学分析与2-D 、3-D 图形绘制能力,Sim ulink 是一集成于MA TLAB 中的用于建模、分析和离线仿真的交互式环境,具有用拖放指令方式建立方框图模型的图形用户接口.dSPACE 的框图库对Simulink 库进行了扩展,针对每一硬件的各种功能开发了相应的方框图模型,利用这些框图无需写任何代码就能完成包括I /O 接口及初始化过程的全部设置.RTW 建立在M AT LAB 和Sim ulink 基础上,它针对Simulink 中的每个方框图模型编写了相应的C 代码并用标准的代码定义了模块之间的连接关系,用户只需调整各个模型的参数就可以从Simulink 的框图自动生成最终的C 代码.通过RTW 可以在远程主机上实时运行Simulink 模型,还可以实现半实物仿真(Hardwar e in the lo op HLP).(3)RT I-从方框图自动生成代码并下载RTI 是连接dSPACE 实时系统与软件开发工具M AT LAB /Simulink 之纽带,它通过扩展RT W ,使其生成的代码能在dSPACE 处理器板上运行,实现了从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的无缝自动下载.这使工程师能完全致力于实际设计过程,并迅速完成设计的更改而不用手工编程.通过RTI 来实现控制原型与对象仿真实时代码的生成的一般步骤是:首先用Simulink 建立模型并进行离线仿真;然后加入dSPACE I /O ,将离线模型转为实时模型;最后用RT W 的“Build ”命令生成代码并将其下载到实时硬件中运行.2.2.2　测试软件ControlDesk 是dSPACE 开发的新一代集成化实验工具软件,一旦控制器的开发及仿真模型用M AT LIB/Simulink 建立好,再通过RTI 实现并下载到实时硬件中,就可用Co ntrolDesk 对运行过程进行监控.利用它可以实现对实时硬件的图形化管理、用户虚拟仪表的轻松建立、变量的可视化管理、参数的可视化管理以及实验过程自动化.用户还能利用MLIB 和M TRACE 在不中断实验的情况下从MAT LIB 直接访问dSPACE 板上运行的应用程序变量.这样就可以利用M AT LAB 强大的数字计算及图形能力进行顺序自动测试、数据记录、控制参数的优化及实验数据的分析.在需要进行第三方测试、使用其它可视化工具或使用用户编写的主程序时,可用CLIB 完成主机与546 机　器　人2002年11月控制器之间的交互操作.CLIB 包括一整套的C 函数,可在其它工具和实时硬件之间建立联系,用来建立用户主接口,完成各种处理器的控制功能,访问处理器的内存.3　机器人控制系统的实现(Implementationof the robot control system )3.1　系统构成本文基于dSPA CE 快速控制原型设计了机器人控制系统.机器人本体有四个自由度,其中两个自由度实现大范围的运动,两个自由度的激光振镜扫描系统实现小范围的精度调节,该机器人也称为宏-微机器人[3].机器人控制系统总体结构图如图2,其中PC 主机负责完成控制算法的设计,对在dSPACE 实时硬件系统中运行的程序进行监控,并进行其它数据处理工作如离线完成轨迹规划、运动学参数辨识、动力学参数辨识等;M AT LAB/Simulink 负责搭建宏-微机器人快速控制原型,完成控制算法的设计;RT I 与RT W 协作自动将快速控制原型转化为可执行的C 代码;Compiler 可将C 代码编译并下载到dSPACE 实时处理器DS1003中运行;MLIB 及M TRACE 则负责主机与DS 1003之间的数据交互,便于实时监控DS1003上程序的运行.图2　机器人控制系统总体结构F ig .2　Global strucuture o f the ro bot contr ol systemdSPACE 系统不仅可用作开发测试平台,还可作为实际的高速高精度控制器,当控制算法验证成功后dSPACE 实时硬件系统可以脱离PC 主机,作为机器人控制器独立运行.机器人关节测量与控制系统如图3所示,宏机械手的关节位置测量选用30对极的多级旋转变压器,测量电路输出为数字量,分辨率达1/122880转;驱动电机选用最大力矩为20N ・m的直流力矩电机,PWM 驱动.微机械手的振镜位置测量采用小惯量的电容式位置传感器,分辨率为0.5×10-5rad ,模拟量输出.DS 4003负责采集宏机械手关节位置信号和给微机械手振镜电机发出期望的位置信号;DS4001负责发送PWM 信号驱动宏机械手关节电机;DS2002则采集微机械手位置信号.图3　机器人关节测量与控制系统Fig .3　Contr ol and measurem ent sy stem ofthe manipulato r joints3.2　快速控制原型的实现3.2.1　构建快速控制原型dSPACE 公司为dSPACE 实时硬件的不同资源设计了相应的方框图模型,可象普通Simulink 方框图模型一样使用.在Simulink 中拖动相应的方框图模型可快速搭建好机器人快速控制原型图,以控制宏机械手一个关节为例的机器人快速控制原型如图4(略).“Input ”模块负责提供期望的位置量,机械手期望的轨迹由PC 主机离线规划出来,再由“Input ”模块将数据从主机读入dSPACE 系统.如何从主机中取出包含在离线规划生成的数据文件中的数据并将其下载到dSPACE 实时处理器是设计的一个难点,实际设计时采用“data store w rite ”和“data sto re r ead ”模块在dSPACE 实时处理器板上的内存中为数组变量data 和单个变量theta 开辟两块空间分别用于存储由“from w or kspace ”模块读入的轨迹数据和每一采样时间点机械手关节位置的给定值.为了让变量theta 与数组data 相关联还需要编写相应的C 代码(见3.2.2).“Controller ”模块是设计的核心,这里我们仅采用PID 控制,如需要更加复杂的控制算法可利用M AT LAB 相关的专用工具箱(如控制系统工具箱、模糊逻辑工具箱、L -分析及综合工具箱等)来实现.此外,用户还可以借助Simulink 提供的S-Function 模块或借助RT I 提供的User -Co de 功能用C 代码编写自己的控制算法.“Ro bo t ”模块由dSPACE 的RT I 提供的方框图形式的I /O 模块搭建而成,以控制宏机械手的一个关节为例,可用“DS4003_IN16_B1_P1_G0”模块读547第24卷第6期沈悦明等:　dSP A CE 快速控制原型在机器人控制中的应用取实际关节位置量,用“DS 4001PWM _B 1”模块向关节电机发PWM 驱动信号.如要修改某个模块的属性可用鼠标双击该模块并在弹出的对话框中设置相应的参数.3.2.2　完善快速控制原型虽然RTW 与RT I 可由Sim ulink 方框图模型自动生成代码,但方框图毕竟不能实现全部控制功能.要实现内存变量间的通信、软件中断以及用户自己开发的新控制算法等功能,就需要手写C 代码与自动生成的代码相结合,以完善快速控制原型.dSPACE 提供了两种手写C 代码的方法:用RT I 提供的User -Code 功能或Simulink 提供的S-Function 模块.由于S-Function 涉及许多用于实现特定功能的系统函数,对于一般Sim ulink 用户来说较难理解,这里我们采用了比较好懂User -Co de 来进行编程.图5　程序流程图F ig.5　Flow chartUser _Co de 为用户提供了五个接口函数,用户可在相应的函数体内填入代码,整个程序在dSPACE 实时处理器中的运行过程如图5.在程序入口先进行Simulink 及RTI 模块的初始化,再进入用户程序初始化函数进行一些用户代码的初始化工作,然后在每个采样周期(本系统取2m s 作为一个采样周期)都执行一次循环体内的操作直到用户终止程序时才退出循环并执行程序出口函数.4　运行及测试(Experiment )快速控制原型不仅需要能够方便快捷的构建系统控制原型还需要及时准确的测量调试工具,以便及时发现问题并加以改进.当代码经过编译下载并在dSPACE 实时处理器中运行时,可以用dSPACE 提供的集成化调试软件平台ControlDesk 实时的观察和调整控制参数.Contro l Desk 提供了类似VB 的控件可以让用户定制自己的图形化监控接口并使其与欲监控的参数关联起来.还可以利用M LIB 和M T RACE 编写M atlab 的“.m ”文件以读、写数据并存储于PC 主机上和进一步的分析处理,如求误差、绘图等.而且这些软件工具只是通过内存映象访问实验过程中的各种参数及结果变量,不会产生对实验过程的中断,保证了系统的实时性.让机器人以0.5m /s 的速度跟踪长0.5m 直线,以0.25m /s 的速度跟踪直径为0.25m 的圆,采用PID 控制,图6(a )、(b )给出了机器人跟踪直线和圆时宏机械手的关节误差,最大跟踪误差小于0.2度.对直线和圆的跟踪实验证明了本文系统及方法的有效性.(a)直线跟踪误差 (b )圆跟踪误差图6　宏机械手关节误差Fig .6　Joint err or of ma cr o ma nipulator5　结论(C onclusion )基于本文的研究及实验可得如下结论:(1)dSPACE 系统软、硬件均采用模块化设计方法,可靠性高.利用dSPACE 提供的集成开发调试平台可以方便快捷的构建快速控制原型,完成控制系统的设计和调试.工程师不用或只需编写极少的程序代码就可用很短的时间完成以前需要编写大量代码来完成的工作,而且模型参数的修改、代码的生成及下载也非常方便,完全避免了过去的那种因为局部改动就要多花费几周甚至几个月的时间进行代码的修改和重新测试,大大节省了时间,提高了效率.(2)dSPACE 系统与MAT LAB 实现了无缝连548 机　器　人2002年11月接,使广大M AT LAB 用户可以轻松地掌握dSPACE 的使用,从而方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析、设计.(3)机器人控制器的设计是一项比较复杂的工作,往往需要比较许多不同的控制算法并不断的调整控制参数.dSPACE 快速控制原型构造简单、调整方便,非常适合进行机器人控制算法的实验研究.参考文献　(References )[1]M ark M ilam ,Rich ard M .M urray .A T es tb ed For NonlinearFlight C on tr ol T echniques:T he Caltech Ducted Fan.1999Conference on Control Application s,1999.22-27[2]Kristen N .Jaax,Pierre-Henry M arbot1,Blake Hann aford.Development of a Biom imetic Pos ition Sensor for Robotic Kinesthesia.Pr oc.IROS 2000,T ak amatsu,Japan ,Nov.2000[3]陈启军,王月娟,蒋平等.宏-微机器人-概念,动态,控制及几点算法.机器人,1998.7[4]dS PACE U ser Guide-Implementation Guid e.dSPACE In c.,2001[5]dSPACE User Guide-M AT LAB-dSPACE Interface and T race Librar y .dS PAC E Inc ,2001[6]程卫国等编.M AT LAB5.3精彩编程及高级应用.机械工业出版社,2000.4作者简介:　沈悦明(1978-),男,工学硕士.研究领域:机器人控制与智能控制.　陈启军(1966-),男,博士,教授.研究领域:机器人控制与智能控制.会议论文格式要求**三黑居中**李　实**小四宋居中**清华大学计算机科学与技术系,北京100084**小五宋居中**lishi@s 1000e.cs.tsingh **小五宋居中**摘　要　本规格为会议论文而定.摘要置于姓名和单位之下,居中,宋体,小五号字.摘要的长度不超过200字,且放在一个段落中.**小五宋居左**关键词　关键词另起一段,与摘要空一行,字体和格式同摘要.**小五宋居左**A S pecification for Conference T hes esLi ShiDepartm ent of Computer S cience and T ech nology ,T echnology ,T singh ua Un iversity ,Beijing 100084Lis hi @s 1000e .cs .ts inghua .ed u .cnAbstract T he English part should b e set in r om an style,an d the fonts of the title,author (including ab stract and keyw ords )and affiliation information s hould be in 12-point,10-point and 9-point respectively.Th e ab stract may b e up to 150-words long.Leave one blank lin e before the main text.T his specification is th e sample for thes es ,including fon ts ,margins,page s ize and p rint area.Keyw ords S pecifications ,format.1　引言**四黑居左**因为作者提交的论文将直接激光制版,付梓印刷,而不再录入排版,所以务请作者按照本规格编排论文.否则,您的文章将很难付印.2版心说明**四黑居左**版心宽145mm,高210mm,上下左右居中.如打印则将论文用激光打印机单面打印在高质量的A 4空白纸上.3格式说明**四黑居左**3.1标题**小四黑居左**　文章标题用三黑,居中,前空两行,姓名小四号,宋体,单位和通讯地址为小五宋体.一级标题用阿拉伯数字1,2,3,…,四黑居左.二级标题前面冠之于一级标题,用阿拉伯数字表示,形如3.1,3.2,3.3,…,小四,黑体,居左.3.2正文　正文一律用五宋;每个自然段开始时缩进两个汉字;正文中的数学表达式中的变量一律用斜体.数学表达式中的数符,如sin ,cos ,t gmax ,min ,∑,Ⅱ等,均用正体.3.3脚注　脚注1放在同一页的底部,用六宋.3.4参考文献　参考文献的序号用[1],[2],[3],….文献的著录格式为:(书)作者姓名.书名.出版地:出版社名,年月(后不加标点);(期刊)作者姓名.论文名.期刊名.卷号(期号):页码,年月(后不加标点).如有多位作者,作者名之间用逗号分开.如有外文参考文献,姓名缩写后的点应去掉.“参考文献”四个字居中,五黑.参考文献用小五号字,宋体.3.5图表　图/表中字用小五宋,图题(小五宋)在图的下方,表题(小五宋)在表的上方,图序/表序按本篇论文大排队:图1/表1,图2/表2,等.3.6参考文献的引用　正文叙述中引用参考文献时,平排;非正式叙述时,只在右上角表明出处,如Co rbin [2]指出……3.7页码　论文正面不要打页码,如打印稿则请将页码用铅笔轻轻地标在页背面的右上角.3.8标点　要正确使用阿拉伯数字和标点符号,如1997年等.阿拉伯数字之间用逗号,不用顿号,如1,2,3,….外文字母之间用逗号,而不用顿号,如a ,b ,c ,d ,…等.3.9关于作者简介　在文章的最后,可附一段作者简介,内容包括姓名,工作单位,专业职称,研究兴趣,当前研究方向等,获奖之类的内容请勿写在内.简介长度不超过五行,字体用小五宋,作者简介四个字用五黑,首行齐左.参考文献**五黑居中**[1]Z hang S .T he r elated a rticle I w r ote .Some F ine Jo umal ,99(7):1-10,Jan .1999[2]Co rbin J R .T heA rt o f Distr ibuted A pplications :Pr o gr amming T echniques fo r Rem ote Pr ocedure Calls .N ew Yo rk :Spr inger -V er lag ,1991[3]汪成为,高文,王行人.灵境(虚拟现实)技术的理论,实现及应用.北京:清华大学出版社,1996**小五宋**1要有节制的使用脚注,尽量不要把几个脚注放在一起,脚注用六宋**六宋**549第24卷第6期沈悦明等:　dSP A CE 快速控制原型在机器人控制中的应用。

dSPACE快速控制原型在电池管理系统中的应用刘晓康１，詹琼华１，何葵２，汪斌２（１．华中科技大学电气和电子工程学院，湖北武汉４３００７４；２．东风电动车辆有限公司研发部，湖北武汉４３００５６）摘要：快速控制原型是一项控制领域的新技术，具有效率高、成本低等特点。

文章以铅酸电池管理系统为例，重点介绍了电池管理系统的快速原型控制开发流程，用于检测串联电池组的信号调理电路，电池管理系统的控制策略，以及利用ＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｋ对电池管理系统中的参数进行在线调整。

最后用半实物仿真的实验结果证明了控制策略的可行性。

关键词：ｄＳＰＡＣＥ；快速控制原型；电池管理系统；铅酸蓄电池中图分类号：ＴＭ９１２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－８７Ｘ（２００６）０９－０７５３－０４ｄＳＰＡＣＥｒａｐｉｄｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓＬＩＵＸｉａｏ－ｋａｎｇ１，ＺＨＡＮＱｉｏｎｇ－ｈｕａ１，ＨＥＫｕｉ２，ＷＡＮＧＢｉｎ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ．２．ＤｏｎｇＦｅｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＣｏ．，ＬＴＤ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００５６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｆｒａｐｉｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｔｉｓｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｌｏｗｏｆｒａｐｉｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｃｏｎ－ｔｒｏｌ，ａｄｊｕｓｔｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔｓｆｏｒｂａｔｔｅｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｍａｄｅｕｓｅｏｆＣｏｎｔｒｏｌＤｅｓｋｔｏｍｏｄｉｆｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｎｌｉｎｅ．Ｆｉｎａｌｌｙｉｔｐｒｏｖｉｄｅｄｅｖｉｄｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｅａ－ｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂｙｓｅｍｉ－ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄＳＰＡＣＥ；ｒａｐｉｄｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅ；ｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ；ｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙ经过十多年的努力，混合电动汽车（ＨＥＶ）的各关键性零部件和整车集成技术都有了长足的进步。

基于V模式的机电复合传动能量管理控制系统设计张为;王伟达;车坚志;张夕珂;靳瑾【摘要】利用V模式开发方法进行了能量管理控制系统的设计与验证,实现了方案设计与仿真、快速控制原型、硬件在环仿真、道路试验标定与验证等各开发环节.研究结果表明,设计的机电复合传动功率耦合方案、控制方案和控制策略正确可行,开发的能量管理控制系统完成了系统的能量管理和综合控制功能,性能良好.应用V 模式开发方法使设计与验证工作简单易行,提高了研发效率,具有较大的优越性.%The energy management control system of electro-mechanical transmission ( EMT) system was designed and verified based on V-mode development. It realized the power management and integrative control by running the control strategy and driving the actuators. The control system was verified and validated by the road test. The results indicate that the design scheme of power-split and control system and control strategy are correct and feasible. The developed control system can realize the function of power management and integrative control. The design and validation work is easier to implement by using the V-mode method and the research and development efficiency is improved.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2012(043)010【总页数】8页(P1-7,13)【关键词】机电复合传动;能量管理控制系统;V模式;道路试验【作者】张为;王伟达;车坚志;张夕珂;靳瑾【作者单位】交通运输部科学研究院,北京100029;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;内蒙古第一机械(集团)有限公司科研所,包头014030;交通运输部科学研究院,北京100029;交通运输部科学研究院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】U463.2引言近十多年来，纯电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)和燃料电池汽车(FCEV)成为研究的热点。

,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。

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 (1)三.硬件资源 (2)四.应用案例 (3)4.1.直线电机驱动的二级倒立摆的控制 (3)4.2.磁悬浮球系统的控制 (4)4.3.三容水箱过程控制实验系统的控制 (5)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 (5)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MA TLAB 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。

第5卷 第2期2007年6月职教与经济研究Vocati o na lEducati o n and Econo m ic Research V o.l 5 No .2Jun .,2007收稿日期:2007-04-18作者简介:陶瑞莲(1980-),女,江苏如皋人,硕士研究生,南京化工职业技术学院电气与自动化系教师。

主要研究方向为开关磁阻电机的实时控制系统。

基于dSP ACE 平台开关磁阻电机复合模糊控制器的设计陶瑞莲(南京工业职业技术学院,江苏 南京 210016)摘 要:针对开关磁阻电机(S w itched R el uctance M o tor ,简称SRM )很强的非线性,为了保证调速系统具有较好的动、静态性能,本文设计了一种复合模糊控制器代替传统的比例积分微分P ID (Proportiona l Integral D iffer enti a l)控制。

采用dSPACE 实时仿真环境生成控制器C 代码。

实时系统具有与实际系统的硬件接口,与电机系统直接相连,构成快速控制原型系统,并对控制参数进行了在线调参。

实验结果表明,采用dSPACE 平台可以快速完成对SRM 控制系统的研究和开发,为电气传动控制系统的设计和开发提供了一种新的思路。

关键词:实时仿真;开关磁阻电机;复合模糊控制中图分类号:TN6 文献标识码:A 文章编号:(2007)02-0047-06D esign ofM ulti ple Fuzzy Control Syste m for S w itchedR el uctance M otor Based on dSPACE P l atfor mTAO Rui -lian(N anji ng Instit ute o f Industry &T echno l ogy ,N an ji ng J i angsu 210016)Abstrac t :Am ulti p le f u zzy contro ller based on Sw itched Re l u ctance M o tor w as desi g ned instead ofPI D controller i n order to gai n good perfor m ance i n dyna m ic or static conditi o n .The real-ti m e C codes for contro ller ,sensor and contr o lled syste m s m odel can be directly generated,co mp iled ,li n ked ,down l o aded to and executed in the target har dw are .A lso can adjust para m eter on li n e .The theory analysis and rea l-ti m e si m u lation de m onstra te .platfor m based on dsPACE can study and de ve lop SRM i n a short period .Th ism ethod o ffers a ne w though tw ay for design i n g and testi n g si m ilar e lectric dri v e control syste m.K ey word s :real-ti m e si m ulati o n ;s w itched reluctance m o tor ;m ulti p le f u zzy contr o l引 言SR M 具有结构简单、坚固耐用、价格低廉等优点,但是由于也存在变结构、变参数的非线性特征,精确的数学模型难以建立,对其性能的精确分析和控制很困难。

基于DSP的快速控制原型系统方正;张淇淳;齐玉成【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2009(030)008【摘要】为了在实际控制系统开发中缩短控制算法的设计周期,提高控制器的可靠性,并简化在调试过程中对控制算法的修改,设计与开发了基于DSP的快速原型控制系统.该系统包括基于TI F2812DSP的硬件控制器和基于MATLAB/Simulink的软件开发环境.用户可以在Simulink环境中利用RTW功能直接从Simulink模型自动生成可执行代码,并下载到DSP控制器中进行实时控制,从而降低了开发人员繁重的编程任务,提高了控制系统开发的效率.通过带有神经网络补偿和前馈补偿的智能PD控制器的实时控制实验,验证了系统的有效性.【总页数】5页(P1069-1073)【作者】方正;张淇淳;齐玉成【作者单位】东北大学,流程工业综合自动化教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004;东北大学,流程工业综合自动化教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004;东北大学,流程工业综合自动化教育部重点实验室,辽宁,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TP273.5【相关文献】1.dSPACE 快速控制原型在十五相感应电动机驱动系统中的应用研究 [J], 王路;胡安;李卫超;滕方宏2.基于dSPACE快速控制原型的驱动电机控制研究 [J], 王建强;赵津;甯油江3.基于dSPACE的无人机飞行控制系统快速原型设计 [J], 沈永建;陈欣4.基于DSP快速原型控制的道路模拟振动台控制系统 [J], 沈刚;黄其涛;何景峰;丛大成;韩俊伟;皮亚东5.基于DSP快速原型的淀粉生产线串级控制系统 [J], 沈刚;黄其涛;何景峰;丛大成;白晓东;韩俊伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

四旋翼飞行器姿态控制半实物仿真作者：金绍港潘崇煜张代兵沈林成来源：《无人机》2017年第05期四旋翼飞行器是一种能够垂直起降（VTOL）、自主悬停的飞行器，具有体积小、重量轻、隐蔽性好、结构简单、成本低、机动性强、安全性好等诸多优点，已经广泛应用于巡逻执法、地形勘测、灾难救援、农林植保等领域。

四旋翼飞行器控制系统的设计是其任务实现的关键。

基于dSPACE半实物仿真技术的飞行器控制系统设计，是一种置信水平较高的方法，已经成为研究热点。

dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE （digital Signal Processing and Control Engineering）公司开发的一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及测试平台，它实现了与MATLAB/Simulink的无缝连接。

dSPACE具有将设计软件（MATLAB）与硬件模块（电机、开关、输入输出（IO）接口、串口通信等）快速连接的优势，同时，其自带的工具包——ControlDesk软件可以关联Simulink模型中的参数以及实时监测系统状态，实现了硬件系统参数在线动态调试的功能，极大地加快了软硬件系统联调的进度。

目前，dSPACE系统已广泛应用于航空航天、汽车、发动机、机器人、电力机车、驱动及工业控制等领域。

本文利用dSPACE的软硬件联调优势，在三自由度的实验装置上，针对四旋翼飞行器的姿态进行控制，通过姿态传感器采集实时位姿，采用常规PID控制算法，控制信号通过dSPACE 输出到四旋翼飞行器执行机构上，完成了四旋翼飞行器姿态控制。

结果表明，系统能够有效跟踪给定的期望参考信号，并且在一定范围内保持稳定的跟踪性能。

半实物仿真框架在四旋翼飞行器控制系统开发过程中，dSPACE为四旋翼飞行器快速控制原型和硬件在回路仿真提供了统一的应用平台。

dSPACE作为控制器与四旋翼飞行器相连，通过ControlDesk 观察控制算法的性能，实时修改设计控制算法，反复试验找到理想的控制方案。