產(chǎn)品概述

CSPACE控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)（型號(hào)：CSPACE-V3）是基于TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)。擁有AD、DA、IO、Encoder、PWM、CAN、SPI等豐富的硬件外設(shè)接口，以及一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，也是基于模型設(shè)計(jì)（MBD：Model-Based Design）典型的產(chǎn)品。是國(guó)內(nèi)可對(duì)標(biāo)國(guó)際控制與仿真領(lǐng)域本土化的快速控制原型與半實(shí)物仿真系統(tǒng)。

RCP功能，系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)MATLAB/Simulink對(duì)控制算法進(jìn)行仿真，將輸入、輸出接口替換為公司的CSPACE模塊，編譯并自動(dòng)生成DSP代碼，在CSPACE上運(yùn)行后就能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。

HIL功能，系統(tǒng)可運(yùn)行Simulink搭建的被控對(duì)象的模型，模擬被控對(duì)象，通過(guò)輸入接口接收控制量的輸入，輸出接口輸出被控對(duì)象的狀態(tài)，測(cè)試實(shí)際的控制器，實(shí)現(xiàn)硬件在回路仿真功能。

系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電力電子、汽車(chē)電子、自動(dòng)駕駛、過(guò)程控制、機(jī)電一體化設(shè)備等控制領(lǐng)域，能有效支撐本科教學(xué)中建模與仿真教學(xué)課程， 是搭建電控系統(tǒng)、快速驗(yàn)證算法、發(fā)表論文和完成科研項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品級(jí)平臺(tái)，被業(yè)界稱(chēng)為“超級(jí)控制器”。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1.支持RCP快速原型設(shè)計(jì)，圖形化編程，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

2.支持HIL硬件在回路測(cè)試，用戶(hù)的控制器等實(shí)物設(shè)備可以直接與CSPACE仿真器連接，動(dòng)態(tài)驗(yàn)證實(shí)物控制器性能。

3.IO資源豐富，有豐富的IO板卡資源供用戶(hù)選擇，包括：SCI、PWM、CAN、RS232/485、GPIO、SPI等。

4.可在線(xiàn)修改多達(dá)15個(gè)變量，實(shí)時(shí)顯示10組變量并自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

5.應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、操作便捷、性?xún)r(jià)比極高。

6.豐富的應(yīng)用案例，便于用戶(hù)使用，能快速搭建電控系統(tǒng)。

7.采用DSP作為主處理器，可獨(dú)立于計(jì)算機(jī)而工作，也容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化設(shè)計(jì)。

8.強(qiáng)大的技術(shù)支撐，可以提供定制化開(kāi)發(fā)服務(wù)，協(xié)助研究人員做好科研項(xiàng)目。

該系統(tǒng)既可以作為自動(dòng)化、機(jī)器人、機(jī)械電子、電氣工程、機(jī)械工程、電子信息等專(zhuān)業(yè)中的《機(jī)電傳動(dòng)控制》《自動(dòng)控制原理》《現(xiàn)代控制理論》 《智能控制理論》《MATLAB 編程與應(yīng)用》《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》《信號(hào)與系統(tǒng)》《機(jī)器人學(xué)》 《電機(jī)學(xué)》 《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》 等課程的配套工具，也是支撐相關(guān)領(lǐng)域控制算法研究的平臺(tái)。

開(kāi)發(fā)概圖

傳統(tǒng)的采用基于需求文檔的手動(dòng)編寫(xiě)代碼的方法，需要反復(fù)試錯(cuò)或執(zhí)行物理原型測(cè)試，如果某項(xiàng)需求發(fā)生變化，您將不得不重新編碼和構(gòu)建整個(gè)軟件系統(tǒng)，繼而會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目延遲數(shù)日乃至數(shù)周。如果使用基于模型的設(shè)計(jì)，則您無(wú)需手寫(xiě)代碼和使用文檔，而是創(chuàng)建系統(tǒng)模型。以協(xié)作機(jī)器人為例，模型由機(jī)械臂、電機(jī)和控制器設(shè)計(jì)組成。您可以隨時(shí)進(jìn)行模型仿真，即時(shí)查看系統(tǒng)行為，測(cè)試多種假設(shè)分析場(chǎng)景，同時(shí)無(wú)需承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和延遲，也無(wú)需依賴(lài)昂貴的硬件。

基于模型的開(kāi)發(fā)流程圖

本公司CSPACE產(chǎn)品采用基于模型設(shè)計(jì)的方法，該方法與傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作流程的兩個(gè)主要區(qū)別：

1.將工作流程中大量費(fèi)時(shí)或易出錯(cuò)的步驟（如代碼生成）自動(dòng)化。

2.從需求捕獲到設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試，系統(tǒng)模型始終占據(jù)開(kāi)發(fā)流程的核心。

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，MIL主要用于測(cè)試算法，SIL和PIL主要用來(lái)測(cè)試代碼來(lái)保持代碼與模型的一致性，PIL主要用來(lái)測(cè)試控制器。

CSPACE工具箱

IO接口模塊

上位機(jī)監(jiān)控界面

適配教材

《DSP的原理與開(kāi)發(fā)》    《機(jī)電控制系統(tǒng)》  《自動(dòng)控制原理》

《現(xiàn)代控制理論》     《智能控制理論》  《MATLAB 編程與應(yīng)用》

本科和研究生教學(xué)課程：

1.自動(dòng)控制原理

2.現(xiàn)代控制理論

3.電力電子技術(shù)

4.電力拖動(dòng)系統(tǒng)

5.機(jī)器人學(xué)

6.機(jī)器人建模與仿真

7.機(jī)器人操作系統(tǒng)

8.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

可支撐典型教材推薦：

《現(xiàn)代控制系統(tǒng)》謝紅衛(wèi) 電子工業(yè)出版社教授，博導(dǎo)

《UNIX環(huán)境高級(jí)編程》戚正偉 人民郵電出版社 教授，博導(dǎo)

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》 華中科大 楊叔子 院士

《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論（第四版）》 美國(guó)斯坦福大學(xué) John.J.Craig 教授

《機(jī)器人控制技術(shù)》 陳萬(wàn)米，上海大學(xué)教授，博士

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第四版）》顧德英，東北大學(xué)，教授，碩導(dǎo)

《現(xiàn)代控制理論》王宏華 河海大學(xué)教授，博士

《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》 熊有倫 華中科技大學(xué) 教授博導(dǎo)，科學(xué)院院士

《MATLAB建模與仿真》 哈爾濱理工大學(xué) 副教授，碩導(dǎo)

支撐科研方向：

1.直流無(wú)刷電機(jī)控制

2.交流異步電機(jī)控制

3.并網(wǎng)逆變器控制器

4.永磁同步電機(jī)控制器

5.自動(dòng)控制原理如根軌跡、頻率特性、PID控制等

6.智能控制算法如LQR、滑膜、模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等

7.機(jī)械臂高精度軌跡跟蹤控制算法研究

8.動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)

9.碰撞檢測(cè)保護(hù)

10.拖動(dòng)示教

11.力位混合控制、柔順控制

12.冗余自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1.LED實(shí)驗(yàn)

2.PWM實(shí)驗(yàn)

3.eQEP實(shí)驗(yàn)

4.SCI實(shí)驗(yàn)

5.SPI實(shí)驗(yàn)

6.CAN通信實(shí)驗(yàn)

7.AD&DA及上位機(jī)通信實(shí)驗(yàn)

高級(jí)控制實(shí)驗(yàn)

1.舵機(jī)機(jī)械手設(shè)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)

2.關(guān)節(jié)模組設(shè)備相關(guān)實(shí)驗(yàn)        

3.SCARA機(jī)械臂系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)

4.三軸機(jī)械臂系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)    

5.六軸機(jī)械臂系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)

6.振動(dòng)控制臺(tái)系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)    

7.并網(wǎng)逆變系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)

8.倒立擺系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)    

9.永磁同步電機(jī)控制算法相關(guān)實(shí)驗(yàn)

10.靈巧手、仿生手系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)

性能指標(biāo)

典型應(yīng)用案例

1)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、山東大學(xué)：振動(dòng)控制，通過(guò)CSPACE的AD模塊采集加速度信號(hào)，LVDT線(xiàn)性位移傳感器信號(hào)，經(jīng)過(guò)simulink搭建的振動(dòng)控制算法運(yùn)算后，通過(guò)DA或RS232通訊口控制電機(jī)或電流放大器，實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)和主動(dòng)的減振。

2)華南理工大學(xué)、重慶大學(xué)、電子科技大學(xué)：并網(wǎng)逆變器的控制。

3)其它高校：

基于CSPACE控制六軸機(jī)器臂實(shí)驗(yàn)

在MATLAB/Simulink搭建六軸臂的正解、逆解控制算法，下載運(yùn)行在CSPACE中，通過(guò)cSAPCE的兩通道CAN實(shí)時(shí)輸出六軸機(jī)械臂的六個(gè)關(guān)節(jié)的控制指令、讀取六個(gè)關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)高速串口上傳六個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)時(shí)信息，用戶(hù)可以在線(xiàn)查看6個(gè)關(guān)節(jié)的角度、電流，在線(xiàn)更改控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)六軸機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)控制。

                基于cSPACE的六軸機(jī)械臂控制模型            CAN通信傳輸模塊

接收上位機(jī)控制指令，各個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)30度，對(duì)應(yīng)仿真及實(shí)物控制如下圖所示。

             六軸機(jī)械臂正逆解仿真程序     六軸機(jī)械       軌跡規(guī)劃