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A Introduction Tutoriel pour les systèmes de contrôle de développement et mise

A Introduction Tutoriel pour les systèmes de contrôle de développement et mise en œuvre avec dSPACE Nicanor Quijano et Kevin Passino Département de génie électrique de l'Université Ohio State 2015 Neil Ave. Columbus, OH 43210 Santhosh Jogi dSPACE Inc. 22260 Haggerty route Suite 120 Northville, MI 48167 Abstrait: L'objectif de ce document est de fournir un tutoriel d'introduction au logiciel dSPACE, la carte contrôleur Abstrait: L'objectif de ce document est de fournir un tutoriel d'introduction au logiciel dSPACE, la carte contrôleur dSPACE DS1104, et leur utilisation dans le développement et la mise en œuvre d'un système simple de contrôle de la température. Il est destiné à être utilisé comme un guide de démarrage rapide pour dSPACE matériel / logiciel pour un cours universitaire. Tous les détails sur le matériel et les logiciels dSPACE se trouvent dans la documentation dSPACE. Créé: 18/01/02 Version: 29/03/02 Table des matières 1 Contrôle Environnement Desk .............................................. ........................................... 3 2. Conception et mise en œuvre d'une expérience simple avec dSPACE .......................... 5 2.1 Contrôle de la température Problème et connexions physiques ........................................... ....... 6 2.2 Création d'une nouvelle expérience ............................................. .................................................. ......7 2.3 Interfaçage logiciel dSPACE à l'expérience ........................................... ...................... 9 2.3.1 analogique et numérique à analogique à des connexions de conversion numérique ...................................... ........... dix 2.3.2 conversion analogique-numérique (ADC) et Signal Mise à l'échelle ..................................... .......................... 13 2.3.3 conversion numérique analogique (DAC) et initialisation / Résiliation .................................... ...... 15 2.3.4 en temps réel et la structure d'un programme en temps réel ................................... .................................. 17 2.4 Développement Controller dans Simulink ............................................. ....................................... 18 2.4.1 Simulink pour la conception du contrôleur ........................................... .................................................. ........... 18 2.4.2 Construction du modèle Simulink ........................................... .................................................. .............. 19 2,5 Interface utilisateur graphique pour l'Expérience ........................................... ............................. 23 2.6. Capturer des données ................................................ .................................................. ..................... 28 2.6.1 Saisie des données avec le Traceur .......................................... .................................................. .............. 28 2.6.2 Saisie des données Sans Traceur .......................................... .................................................. ......... 32 3. Exercice: mettre en œuvre un système de contrôle de la température dans dSPACE ............................ 34 4. Remarques et conseils pour conditionnement de signaux .......................................... ......................... 37 1 Contrôle Environnement Desk Vous devez rester assis devant un ordinateur avec le logiciel dSPACE et la carte DS1104. Notre intention dans cette première section est de vous guider à travers la façon de démarrer le logiciel et de comprendre ses fonctions principales. Dans la section suivante, nous montrerons comment utiliser le logiciel et le matériel pour mettre en œuvre un système de contrôle très simple. Tout d'abord, à partir du système d'exploitation du PC, le raccourci suivant permet d'accéder à l'environnement dSPACE ControlDesk: Si le raccourci n'existe pas sur le bureau s'il vous plaît lancer ControlDesk à partir du dossier « dSPACE Outils » sous « Démarrer / Programmes ». De toute façon, une fois que vous y accédez, vous trouverez la fenêtre suivante: ControlDesk est un interface utilisateur. La carte DS1104 est considéré comme une plate-forme sur laquelle une simulation est exécutée, tout comme Matlab est également une plate-forme pour exécuter des simulations en temps non réel. C'est pourquoi vous verrez des icônes tant pour les DS1104 et Matlab dans l'onglet Plate-forme fenêtre outil Navigateur le navigateur. Ils sont les deux plates-formes de simulation qui peut ControlDesk interface pour, mais pour ce document, nous mettrons l'accent sur l'utilisation ControlDesk avec le DS1104. De cet environnement, vous serez en mesure de télécharger des applications sur le DS1104, configurer l'instrumentation virtuelle que vous pouvez utiliser pour contrôler, surveiller et automatiser des expériences et développer des contrôleurs. Notez que dans la vue ci-dessus (paramètres de la fenêtre par défaut du ControlDesk) que vous voyez trois régions. La région dans le coin supérieur gauche est appelé le navigateur; il comporte trois onglets (expérience, Instrumentation et plate-forme). Comme mentionné précédemment, l'onglet Plate-forme montre les différentes plates-formes de simulation qui peut ControlDesk interface pour. Vous verrez Matlab comme une plate-forme, et la carte DS1104 comme l'autre plate-forme. Notez que le DS1104 est répertorié sous « système local ». Il existe différentes façons dont le matériel dSPACE peut être connecté à l'ordinateur qui exécute ControlDesk et « système local » indique si le matériel dSPACE est dans un emplacement d'extension dans le PC lui-même. Si vous avez ajouté une autre carte dSPACE au PC, il serait enregistré dans ControlDesk et se présenteraient sous la rubrique « système local. » Si vous faites un clic droit sur l'icône Matlab dans l'onglet Plate-forme vous aurez accès à Matlab / Simulink, toutefois utiliser cette méthode que si vous interfacez ControlDesk à une simulation en cours d'exécution dans Matlab. Pour ce document s'il vous plaît lancer Matlab séparément, de façon normale. L'onglet Instrumentation affichera une liste des cours ouverts « Layouts » (panneaux de l'interface graphique que vous construirez), et les instruments graphiques associés à ces mises en page. Dans l'onglet Instrumentation, vous pouvez ouvrir les boîtes de dialogue de propriété pour tout instrument sur une mise en page. Dans la région sur le fond (fenêtre Tool), lorsque vous sélectionnez l'onglet Log Viewer, vous sont fournis avec des messages d'erreur et d'avertissement. L'onglet Sélecteur de fichiers vous présente avec vue similaire à l'Explorateur Windows car il vous permet de naviguer à travers le système de fichiers du PC, et choisir et télécharger des applications avec un glisser-déposer action. Le (Python) onglet interprète (qui utilise le langage de programmation « Python »), gère les commandes Python et des scripts pour l'automatisation et ControlDesk TestAutomation. D'autres onglets apparaissent en fonction de ce que vous faites dans le ControlDesk (par exemple, lorsque vous compilez un modèle tel que discuté ci-dessous). Le sélecteur de fichiers affiche uniquement certains types de fichiers. Il montrera * mdl (fichiers modèles Simulink), * .ppc (Compiled fichiers d'objets pour l'exécution sur le DS1104), et * .fichiers sdf (Description du système de fichiers). Le fichier * .sdf contient des références au fichier exécutable (soit * mdl ou * .ppc), un fichier de description variable (* .trc) et la plate-forme de simulation est construit pour (Simulink, DS1104 ou tout autre matériel dSPACE). Ainsi, afin de charger une application à une plate-forme spécifique que vous sélectionnez dans le sélecteur de fichiers, puis faites glisser et déposez-le sur l'icône dans la fenêtre de la plate-forme. En général, le fichier que nous glisser-déposer sur le DS1104 est soit le * .ppc (fichier objet Compilé pour le DS1104) ou * sdf (fichiers Description du système); soit aura le même effet. Le sélecteur de fonction affiche les groupes et les fonctions respectives des modules Python disponibles, et vous permet de générer des appels de fonctions que vous pouvez copier des scripts Python. Il fait partie de l'Assistant Fonction et appartient à ControlDesk TestAutomation. Le gestionnaire de variables (portant le nom du fichier sdf / .trc ouvert), contenant le navigateur variable et l'éditeur de paramètres, permet d'accéder aux variables d'une application. Chaque ouverture .sdf / .trc ajoute un nouvel onglet à la fenêtre de l'outil. La grande région grise dans la partie supérieure droite de l'écran est une zone de travail général. Dans ce domaine, vous pouvez créer et mises en page d'affichage, ainsi que mettre en place un éditeur pour écrire des fichiers texte, des scripts Python ou code c. 2. Conception et mise en œuvre d'une expérience simple avec dSPACE Dans cette section, nous présentons un exemple très simple de la façon de concevoir et mettre en œuvre un système de commande pour une seule sortie d'entrée unique (SISO) problème de contrôle de la température. 2.1 Contrôle de la température Problème et connexions physiques Nous allons utiliser un processus de température, où un capteur de température est utilisé, et l'actionneur de notre expérience sera une lampe. Le schéma fonctionnel pour un simple contrôleur marche-arrêt est illustré ci-dessous. Physiquement, nous allons connecter ce qui suit, avec la lampe placée dans environ un demi-centimètre du capteur: Sortie analogique DS1104 (DACH1, broche P1A 31) DS1104 entrée analogique (ADCH5, broche P1A 16) Contrôleur mis en œuvre en utilisant certaines des caractéristiques dSPACE que nous pouvons trouver dans les blocs Simulink. Dans ce cas, nous allons construire un contrôleur simple, on-off, en utilisant la fonction de Signum, deux constantes (l'un d'entre eux pour le point de consigne), et d'autres éléments utiles. Lampe Capteur de température ON-OFF Controller Procédé (lampe) Température Capteur Degré Celsius Tension Point de consigne Les circuits pour la connexion du capteur de la lampe et de la température sont indiquées ci-dessous. 5 Volts 3k RESISTOR 5 Volts DS2 LAMPE 1 2 Q1 2N1070 entrée analogique LM 35 D1 DIODE 6 Volts - Une base 0,1 E-5 Sortie analogique DS 2003 7.2 k RESISTOR Commun Q2 2N1070 2.7K RESISTOR L'objectif du système de contrôle de la température est de réguler la température à une valeur fixe en face des perturbations de la température ambiante (par exemple, on souffle sur l'expérience physique). 2.2 Création d'une nouvelle expérience Dans ControlDesk, vous créez de nouvelles expériences via le menu: Fichier> Nouvelle expérience ( noter que nous Dans ControlDesk, vous créez de nouvelles expériences via le menu: Fichier> Nouvelle expérience ( noter que nous Dans ControlDesk, vous créez de uploads/s3/ a-tutorial-introduction-to-control.pdf