半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制,malab

第9章

半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制薛定宇著《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)——

MATLAB語言與應(yīng)用》清華大學(xué)出版社2023/5/211高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用dSPACE簡介與常用模塊Quanser簡介與常用模塊半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制實(shí)例主要內(nèi)容2023/5/212高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.1dSPACE簡介與常用模塊9.1.1dSPACE簡介

dSPACE(digitalSignalProcessingAndControlEngineering)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是由德國dSPACE公司開發(fā)的一套和MATLAB/Simulink可以“無縫連接”的控制系統(tǒng)開發(fā)及測(cè)試的工作平臺(tái)。2023/5/213高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用單板系統(tǒng)主要面向快速原型設(shè)計(jì)用戶；其本身就是一個(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。標(biāo)準(zhǔn)組件系統(tǒng)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，從而可以滿足復(fù)雜的應(yīng)用。特定應(yīng)用裝置如汽車、火車、飛機(jī)等低空系統(tǒng)的特殊開發(fā)環(huán)境。2023/5/214高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用dSPACE實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有很多其他仿真系統(tǒng)所不能比擬的特點(diǎn)，例如其組合性與靈活性強(qiáng)、快速性與實(shí)時(shí)性好、可靠性高，可與MATLAB/Simulink無縫連接，更方便地從非實(shí)時(shí)分析設(shè)計(jì)過渡到實(shí)時(shí)分析設(shè)計(jì)。

由于dSPACE巨大的優(yōu)越性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)、電力機(jī)車、機(jī)器人、驅(qū)動(dòng)及工業(yè)控制等領(lǐng)域。越來越多的工廠、學(xué)校及研究部門開始用dSPACE解決實(shí)際問題。2023/5/215高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.1.2dSPACE模塊組

目前在教學(xué)和一般科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面比較流行的dSPACE部件是ACE1103和ACE1104，它們是典型的智能化單板系統(tǒng)，包括DSP硬件控制板DS1103和DS1104、實(shí)時(shí)控制軟件ControlDesk、實(shí)時(shí)接口RTI和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集接口MTRACE/MLIB，使用較為方便。其中，DS1104采用PCI總線接口，PowerPC處理器，具有很高的處理性能及性能價(jià)格比，是理想的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)入門級(jí)產(chǎn)品。2023/5/216高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.2Quanser簡介與常用模塊9.2.1Quanser簡介

Quanser產(chǎn)品包括加拿大Quanser公司研發(fā)的控制實(shí)驗(yàn)用的各種受控對(duì)象裝置、與MATLAB/Simulink或NI公司LabView等接口板卡和實(shí)時(shí)控制軟件WinCon等，可以用類似于SPACE的方式進(jìn)行半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制研究。2023/5/217高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.2.2Quanser常用模塊介紹

Quanser系列產(chǎn)品提供了MultiQ板卡或其他形式的接口板卡，帶有數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入(DAC)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出(ADC)、電機(jī)編碼輸入(ENC)等輸入輸出接口，可以直接將計(jì)算機(jī)與受控對(duì)象連接起來，形成閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。

WinCon是在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用程序，該程序可以啟動(dòng)由Simulink模型生成的代碼，向MultiQ板卡發(fā)送命令或從板卡采集數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。2023/5/218高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.2.3Quanser旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制系列

實(shí)驗(yàn)受控對(duì)象簡介旋轉(zhuǎn)倒立擺平面倒立擺回轉(zhuǎn)儀2023/5/219高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用柔性臂平面連桿機(jī)器人2023/5/2110高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用倒立擺系統(tǒng)的簡要描述：旋轉(zhuǎn)倒立擺實(shí)驗(yàn)中，在水平面上用一個(gè)直流電機(jī)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)剛性臂的一端，臂的另一端裝有一個(gè)自由度的轉(zhuǎn)軸由電機(jī)控制。在這個(gè)轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)擺桿。通過控制旋轉(zhuǎn)臂的運(yùn)動(dòng)來保持?jǐn)[桿處于垂直倒立狀態(tài)。平面倒立擺則將一根長擺桿安裝在一含有兩個(gè)自由度的接頭上，這樣擺桿就可以沿兩個(gè)方向自由擺動(dòng)，擺桿的擺角通過傳感器測(cè)量。將這個(gè)機(jī)構(gòu)裝于2自由度機(jī)器人的末端就構(gòu)成了平面倒立擺系統(tǒng)。2023/5/2111高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.3半實(shí)物仿真與實(shí)時(shí)控制實(shí)例受控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述與仿真研究Quanser實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)dSPACE實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)2023/5/2112高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用9.3.1受控對(duì)象的數(shù)學(xué)描述與

仿真研究球桿系統(tǒng)實(shí)物圖2023/5/2113高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用球桿系統(tǒng)示意圖球桿系統(tǒng)的控制原理:

通過電機(jī)帶動(dòng)連桿CD，調(diào)整夾角，從而調(diào)整橫桿BC的水平夾角，使得小球能快速穩(wěn)定地靜止在指定的位置。連桿AB為固定的支撐臂。2023/5/2114高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用在球桿系統(tǒng)中，桿的位置是輸出信號(hào)，電機(jī)的電壓為控制信號(hào)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)控制器，由預(yù)期位置和檢測(cè)到的實(shí)際位置之間的誤差信號(hào)來計(jì)算控制信號(hào)。鋼球在連桿BC上起滑動(dòng)變阻器的作用，其位置可以通過電阻的值直接檢測(cè)出來。2023/5/2115高等應(yīng)用數(shù)學(xué)問題的MATLAB求解MATLAB語言與應(yīng)用電機(jī)馬拖動(dòng)鼻系統(tǒng)構(gòu)的數(shù)合學(xué)模熟型電機(jī)遮仿真團(tuán)模型20螞23核/5旋/1背816高等罷應(yīng)用術(shù)數(shù)學(xué)槐問題斷的桃MA愁TL奶AB通求塘解MA聰TL并AB語言京與應(yīng)卻用推導(dǎo)出電機(jī)電壓信號(hào)與夾角之間的傳遞函數(shù)描述電機(jī)產(chǎn)拖動(dòng)漏仿真是模型20女23艱/5索/1錯(cuò)817高等差應(yīng)用億數(shù)學(xué)餡問題續(xù)的獻(xiàn)MA僅TL恒AB準(zhǔn)求拌解MA佩TL漏AB語言驢與應(yīng)蠶用球桿愉系統(tǒng)晌的數(shù)蜻學(xué)模垃型受控目對(duì)象睜模型20洞23旅/5族/1玩818高等種應(yīng)用竟數(shù)學(xué)列問題雹的竟MA求TL搜AB攻求敵解MA暴TL者AB語言屬與應(yīng)燭用球桿堵系統(tǒng)介控制哭模型20罷23孔/5滲/1巷819高等括應(yīng)用蜂數(shù)學(xué)型問題崗的身MA聚TL抖AB競求罵解MA纏TL鮮AB語言抖與應(yīng)偶用9.餅3.指2Qu勤an窯se仔r實(shí)時(shí)血控制枕實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)慣控制Si慕mu芳li訓(xùn)nk框圖20浪23獻(xiàn)/5搶/1痕820高等椒應(yīng)用損數(shù)學(xué)隆問題去的羊MA揮TL勺AB扛求馳解MA尺TL江AB語言錫與應(yīng)蒸用9.攤3.信3dS說PA錢CE實(shí)時(shí)繩控制夠?qū)嶒?yàn)dS撓PA暮CE使用革的Si松mu棉li撈nk框圖20們23野/5座/1杜821高等巖應(yīng)用義數(shù)學(xué)懷問題即的懲MA悄TL腔AB宗求海解MA增TL柿AB語言狐與應(yīng)點(diǎn)用9.胃4本章標(biāo)要點(diǎn)簽簡介給出環(huán)了半妨實(shí)物萌仿真允的概羞念，研綜述抹了目撥前與MA泳TL很AB微/Si碎mu島li川nk可以崇無縫蒜連接撿的兩滲大主駱流半誤實(shí)物論仿真慕軟硬粱件系蛛統(tǒng)，蛛即dS米PA副CE與Qu典an穴se季r產(chǎn)品乏，并異介紹擁了和天實(shí)時(shí)據(jù)控制千相關(guān)孝的模膨塊，隊(duì)還簡侮述了裂可以衛(wèi)搭建性實(shí)時(shí)便控制跡實(shí)驗(yàn)什的Qu艘an底se調(diào)r受控捉對(duì)象顫旋轉(zhuǎn)恭運(yùn)動(dòng)罷控制療實(shí)驗(yàn)心系列艦裝置曲。以旋橫轉(zhuǎn)運(yùn)醬動(dòng)控腸制系離列中發(fā)的球注桿系體統(tǒng)為蝴例，老介紹漢了其嘉建模便方法闊與Si衛(wèi)mu農(nóng)li冒nk模型村搭建橡方法絨，進(jìn)燦行了