电磁器件及系统的分析(第七章电磁系统实时仿真分析）西安交通大学电气工程学院梁得亮、杜锦华
电磁器件及系统的分析 (第七章 电磁系统实时仿真分析) 西安交通大学电气工程学院 梁得亮、杜锦华
硬件实时仿真技术硬件实时仿真技术是近年来电磁系统设计、分析和调试实验的重要进展之一·典型代表：dSPACE实时仿真系统是德国dSPACE公司开发的一套基于Matlab/Simulink的控制系统开发及测试平台·包括具有高速计算能力的硬件系统和方便易用的实现代码生成、下载和试验调试的软件环境7.1.1dSpace体系结构：1)软件(1)实现软件dSPACE实现软件的代码生成方式有两种一种是基于Matlab/Simulink的自动代码生成工具RTW（Real-TimeWorkshop）另外一种是人工编写C代码。·RTW通过Matlab/Simulink方框图自动生成C代码，RTW与dSPACE的RTI（Real-TimeInterface）联合可完成Matlab/Simulink方框图到dSPAcE实时硬件的无缝转换，由于第一种方式充分利用基于模型设计的开发理念，因此一般使用第一种方式生成代码
7.1 硬件实时仿真技术 •硬件实时仿真技术是近年来电磁系统设计、分析和调试实验的重要进展之一 •典型代表:dSPACE实时仿真系统是德国dSPACE公司开发的一套基于 Matlab/Simulink的控制系统开发及测试平台 •包括具有高速计算能力的硬件系统和方便易用的实现代码生成、下载和试验、 调试的软件环境 7.1.1 dSpace 体系结构: 1)软件 (1)实现软件 dSPACE实现软件的代码生成方式有两种 •一种是基于Matlab/Simulink的自动代码生成工具RTW(Real-Time Workshop)， •另外一种是人工编写C代码。 •RTW通过Matlab/Simulink方框图自动生成C代码，RTW与dSPACE的RTI(RealTime Interface)联合可完成Matlab/Simulink方框图到dSPACE实时硬件的无 缝转换，由于第一种方式充分利用基于模型设计的开发理念，因此一般使用 第一种方式生成代码
7.1硬件实时仿真技术(2)实验软件dSPACE实验软件包括ControIDesk综合实验环境MLIB/MTRACE自动试验及参数调整软件、CLIBPC与实时处理器通信、AutomationDesk自动化测试工具和MotionDesk实时动画(3)）产品代码生成软件TargetLink是dSPACE开发的一种新型代码生成工具，可以在几秒内完成代码生成。TargetLink可直接从Matlab/Simulink/Stateflow生成代码，其生成的代码可靠性高，易读性好。TargetLink可产生定点运算代码，适应多种微处理器和编译器。与传统的手工代码相比，TargetLink具有很多的优越性
(2)实验软件 dSPACE实验软件包括ControlDesk综合实验环境、 MLIB/MTRACE自动试验及参数调整软件、CLIB PC与实时处 理器通信、AutomationDesk自动化测试工具和MotionDesk 实时动画 . (3)产品代码生成软件 TargetLink是dSPACE开发的一种新型代码生成工具，可以在 几秒内完成代码生成。TargetLink可直接从 Matlab/Simulink/Stateflow生成代码，其生成的代码可靠 性高，易读性好。TargetLink可产生定点运算代码，适应 多种微处理器和编译器。与传统的手工代码相比， TargetLink具有很多的优越性 。 7.1 硬件实时仿真技术
7.1硬件实时仿真技术2)dSPACE硬件dSPACE硬件主要分为单板系统、组件系统以及其它附件(1）智能化单板系统单板系统将处理器CPU和外围1/0电路集成于一个板卡上，形成一个完整的实时仿真系统。单板系统的特点是方便灵活、价格适当，适合于一般的开发和实时仿真，其主要面向快速控制原型用户。dSPACE具有DS1103和DS1104两种单板系统(2）标准组件系统组件系统将处理器和1/0分别设计于两个硬件卡上，可根据用户的应用情况进行扩展，可使用多块处理器板、多种1/0板，可组成多处理器系统，扩展计算能力、内存及1/0能力，可适应特别复杂应用。dSPACE标准组件板必须至少配置一块处理器板，标准组件系统都是以DS1005或DS1006为核心制造，处理器板通过高速32位总线（PHS总线）提供到I/0板的接口，通过ISA总线提供到主机的硬件接口
7.1 硬件实时仿真技术 2)dSPACE硬件 dSPACE硬件主要分为单板系统、组件系统以及其它附件 (1)智能化单板系统 单板系统将处理器CPU和外围I/O电路集成于一个板卡上，形成 一个完整的实时仿真系统。单板系统的特点是方便灵活、价格适 当，适合于一般的开发和实时仿真，其主要面向快速控制原型用 户。dSPACE具有DS1103和DS1104两种单板系统 (2)标准组件系统 组件系统将处理器和I/O分别设计于两个硬件卡上，可根据用 户的应用情况进行扩展，可使用多块处理器板、多种I/O板，可 组成多处理器系统，扩展计算能力、内存及I/O能力，可适应特 别复杂应用。dSPACE标准组件板必须至少配置一块处理器板，标 准组件系统都是以DS1005或DS1006为核心制造，处理器板通过高 速32位总线（PHS总线）提供到I/O板的接口，通过ISA总线提供 到主机的硬件接口
7.1硬件实时仿真技术7.1.2基于dSPACE的控制系统开发方法dSPACE为流线型控制系统开发提供了一套计算机辅助控制系统设计工具包CDP（ControlDevelopmentPackage），CDP主要包含MATLAB、Simulink、RTW、RTI和dSPACE的系列软件工具。·MATLAB可对系统模型进行分析、设计、优化和数据的离线处理：Simulink可建立系统的方框图，并对控制系统进行离线仿真：?RTW将方框图模型直接生成C代码：·RTI使代码可在单处理器/多处理器目标系统中运行；?dSPACE系列软件工具可对闭环试验进行交互操作。利用CDP，可完成从系统建模、分析、离线仿真直至实时仿真的控制系统开发全过程
7.1 硬件实时仿真技术 7.1.2基于dSPACE的控制系统开发方法 dSPACE为流线型控制系统开发提供了一套计算机辅助控制系统设 计工具包CDP(Control Development Package)，CDP主要包含 MATLAB、Simulink、RTW、RTI和dSPACE的系列软件工具。 •MATLAB可对系统模型进行分析、设计、优化和数据的离线处理； •Simulink可建立系统的方框图，并对控制系统进行离线仿真； •RTW将方框图模型直接生成C代码； •RTI使代码可在单处理器/多处理器目标系统中运行； •dSPACE系列软件工具可对闭环试验进行交互操作。 利用CDP，可完成从系统建模、分析、离线仿真直至实时仿真的控 制系统开发全过程