《基于dSPACE仿真技術的應用探究》3000字（論文）

基于dSPACE仿真技術的應用研究目錄TOC\o"1-2"\h\u32311基于dSPACE仿真技術的應用研究 126716關鍵詞：dSPACE仿真技術；應用；飛行器；電機 174891dSPACE仿真技術 1198422基于dSPACE仿真技術的應用 254092.1基于dSPACE仿真技術的飛行器應用 29614（1）Matlab/Simulink控制系統(tǒng)模型搭建 211540（2）基于dSPACE的實時仿真 3245912.2基于dSPACE的直線電機應用 3201403dSPACE仿真技術的發(fā)展趨勢 3326664結(jié)語 431791參考文獻 4摘要：基于dSPACE仿真技術同其它類型的仿真方法相比具有經(jīng)濟地實現(xiàn)更高真實度的可能性，目前多用于高科技產(chǎn)業(yè)，教育教學，科學科研等領域。文中對dSPACE仿真技術和體系結(jié)構(gòu)進行介紹，說明了它對飛行器控制系統(tǒng)進行仿真的步驟，指出它的先進性，以及dSPACE發(fā)展動向。關鍵詞：dSPACE仿真技術；應用；飛行器；電機1939年至1945年，世界處于戰(zhàn)爭時期，武器裝備標志著一國軍事實力、飛、導彈控制要求應用動力學系統(tǒng)進行研究，而且對實物進行檢驗，需要耗費很多人力物力，這就推動仿真技術不斷向前發(fā)展。20世紀40年代為滿足控制系統(tǒng)市場需要，著手對控制系統(tǒng)仿真技術進行了研究。隨著人們對控制系統(tǒng)的魯棒性和可靠性的要求越來越高，這要求研發(fā)團隊在開發(fā)對應產(chǎn)品時要快、樣式進行了仿真和檢驗，最后形成可靠的產(chǎn)品。dSPACE正是為實現(xiàn)這一目標而產(chǎn)生。1dSPACE仿真技術為企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和學校教學實驗提供參考，均需理論聯(lián)系實際。一個產(chǎn)品型控制器在研制過程中，將面臨著兩方面的問題：一，產(chǎn)品設計前，以控制算法應用為主線。在已有控制算法中尋找到一個合適的控制算法，并且能夠?qū)⑵鋵崟r地運用到硬件中去，觀察算法的性能，這是個很容易找到設計方案的辦法。由于當算法不夠理想，可快速地重復設計，找到理想方案。另一種是確定對應算法構(gòu)成硬件之后，如何對硬件進行性能測試，就成為最后量產(chǎn)的門檻。基于dSPACE的仿真系統(tǒng)可以較好地解決以上兩方面的問題，實現(xiàn)了對樣機進行快速控制，并對硬件進行了回路模擬。該校教學實驗可以提供一個產(chǎn)品開發(fā)流程練習，供學生研究。對控制原理進行理論講解，歷來是一門枯燥乏味的課，學生們在dSPACE平臺上完成了應用算法，然后與其他課程學習相結(jié)合，將設計好的產(chǎn)品運用到實際工作中去，提升學生的學習效率。2基于dSPACE仿真技術的應用2.1基于dSPACE仿真技術的飛行器應用控制系統(tǒng)實時仿真飛行器控制系統(tǒng)是飛行器的重要指令系統(tǒng)，在飛行器中，對飛行器的姿態(tài)控制具有至關重要的作用。需要完成對飛行器控制系統(tǒng)的實時模擬，必須先建立其數(shù)學模型，再使用Matlab/Simulink對其進行仿真，完成飛行器控制系統(tǒng)仿真模型搭建并最終，搭建了仿真環(huán)境，并且實現(xiàn)了應用監(jiān)控軟件的實時監(jiān)測與調(diào)試。（1）Matlab/Simulink控制系統(tǒng)模型搭建通過選擇良好的控制方法及求解參數(shù)，建立了控制系統(tǒng)模型。主要完成了計算機控制程序功能并達到接收目的、計算與輸出控制?？刂葡到y(tǒng)環(huán)節(jié)見圖1。所述接收模塊，主要用于接收慣組數(shù)據(jù)，以及通過導航系統(tǒng)模塊獲取姿態(tài)信息，最后，給舵機下達控制指令，完成飛行器滾轉(zhuǎn)控制，從圖2中可以看出，總體的控制模型部分。圖1控制系統(tǒng)模型環(huán)節(jié)圖2控制模型環(huán)節(jié)（2）基于dSPACE的實時仿真實時仿真主要包括基于Matlab/Simulink的控制算法的設計平臺、dSPACE實時仿真系統(tǒng)與實際控制對象的關系。并在dSPACE仿真系統(tǒng)中，以dSPACE實時仿真為基礎，與傳統(tǒng)實時仿真相比較，對于設計人員的需求更為方便。該平臺在RTI庫上建立了模型，并在Matlab/Simulink上進行了協(xié)同。實現(xiàn)了飛行器自動生成仿真模型編碼，然后通過RTW（RealTimeWorkshop）進行擴展，由此，將Simulink模型的代碼下載至dSPACE實時硬件，dSPACE實時硬件再連接到外部實際控制對象，實現(xiàn)了與物體之間的互動與反饋。同時，搭建了監(jiān)控軟件，實現(xiàn)了對測試過程進行全面監(jiān)控，將可在線調(diào)整的參數(shù)包含于該軟件，設置虛擬儀表、繪制按鈕等等，完成了監(jiān)控界面。2.2基于dSPACE的直線電機應用因直線電機無需中間傳動機構(gòu)，因而更加適用于各種生產(chǎn)精密儀器，針對直線伺服系統(tǒng)及當代高精密設備發(fā)展現(xiàn)狀，可以知道，直線電機控制性能的研究就顯得非常重要。基于Simulink建立了算法模型，利用仿真效果對該算法控制效果進行了驗證，對被控對象控制性能和干擾觀測器觀測精度進行了系統(tǒng)的研究。當前有不少論文對直線電機發(fā)展現(xiàn)狀進行了論述，文中還指出現(xiàn)實中存在的若干問題。針對實驗室已有的1套dSPACE半實物仿真系統(tǒng)進行研究，用硬件接口代替模擬中直線電機部分，使研究出的控制算法實現(xiàn)了對實物的控制，dSPACE實時仿真系統(tǒng)和傳統(tǒng)控制算法的研究進行了比較，能夠?qū)崿F(xiàn)實時的參數(shù)調(diào)節(jié)且不需要手動將控制算法轉(zhuǎn)換成C代碼嵌入實物系統(tǒng)中，極大地縮短研發(fā)周期，研發(fā)成本下降，已被廣泛應用于工業(yè)領域。3dSPACE仿真技術的發(fā)展趨勢歷經(jīng)多年發(fā)展，國內(nèi)外仿真應用均已發(fā)展到一個新臺階。國外發(fā)展中國和美國自60年代以來，軍事上已形成半實物的仿真設施體系。制導與控制系統(tǒng)的組合、多模導引頭，導彈抗干擾和其他半實物仿真均對它的研究和開發(fā)促進了效率的提高，對武器系統(tǒng)的研究起決定性作用。我國的發(fā)展起步晚，但是發(fā)展方向是多樣化的，其應用領域也由傳統(tǒng)航空航天向教育教學發(fā)展、新能源汽車，軌道交通及其他方面。由于我國在這些領域的產(chǎn)品需求規(guī)模較大，國家政策和技術人才等方面的扶持，均使dSPACE在當今獲得了很好的發(fā)展契機。dSPACE是一個可靠性很強的研制，仿真系統(tǒng)，硬件與軟件的水平也有進一步的發(fā)展。軟件方面：系統(tǒng)仿真建模的層次越來越高、更方便的操作界面，讓編程更智能、更有效。硬件方面：完善計算機硬件設施、拓展和兼容性改進、功能模塊小型化和集成化相統(tǒng)一，使得其工作穩(wěn)定強大。4結(jié)語dSPACE仿真是從仿真技術置信水平上進行模擬：通過直接修改編程代碼，并將其應用于快速控制原型上進行了測試，避免了硬件對回路進行模擬時，一些采用數(shù)學模型難以模擬，不能模擬的問題。使得最后設計出來的產(chǎn)品在功能和性能方面更加直接，高效，因而成為系統(tǒng)研制工作中的有力工具，有改善研發(fā)系統(tǒng)之品質(zhì)，縮短了研制周期，節(jié)約了研制費用。針對教學中存在的現(xiàn)實，快速控制原理這部分包括建模，設計，仿真，試驗等、檢測等等，深化對理論知識的認識、彌補教學手段簡單的不足、教學內(nèi)容枯燥乏味等教學模式。伴隨著dSPACE仿真技術，它一定會在許多領域中扮演更重要的角色。參考文獻[1]陳韻馬清華王根苗昊春劉琳.基于dSPACE的"硬件在回路"導彈控制系統(tǒng)設計與仿真[J].彈箭與制導學報,2019,039(002):64-68.[2]劉超,楊春偉,崔海峰,等.基于dSPACE的ESPHIL臺架及SYNECT自動化測試系統(tǒng)應用[J].汽車實用技術,2019(5):5.[3]杜常清,徐懂懂.基于dSPACE的混合動力汽車控制策略半實物仿真平臺[J].自動化與儀表,2018,33(1):6.[4]彭飛帆,李曉倩,曹銘.基于dSPACE的電動汽車通信協(xié)議的研究與仿真[J].電源技術,2021(005):045.[5]陳寧,梁建鋼,朱常在.基于dSPACE的微電網(wǎng)半實物仿真系統(tǒng)及方法:,2021.[6]王德軍,于洪峰,宋增鳳,等.基于dSPACE的純電動整車控制器硬件在環(huán)仿真測試研究[J].汽車電器,2022(6):4.[7]魯慶.dSPACE半實物仿真平臺在電機與拖動實驗教學中應用[J].輕工科技,2020(8):2.[8]馮興田,孫涌銘.基于dSPACE的三相PWM整流器仿真與實驗平臺[J].實驗室研究與探索,2022(005):041.[9]楊春雨,卜令超,陳斌,等.基于PLC和dSPACE的帶式輸送機系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真平臺[J].實驗技術與管理,2021(012):038.[10]任女爾,唐蘭文.基于dSPACE的車輛自動駕駛仿真系統(tǒng)設計[J].信息與電腦,2020,32(2):2.[11]路博凡,韓家哺,張艷偉.基于dSPACE的工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng)仿真分析及實驗[J].重慶工商大學學報:自然科學版,2021,38(6):8.[12]文二霞.聚焦測試與仿真,轉(zhuǎn)型升級正當時--dSPACE首屆全球用戶大會成功召開[J].汽車制造業(yè),2019(23):2.[1