dSPACE实时仿真平台软件环境及应用
dSPACE使用手册
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dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 .................... 7
2.1 RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型...................................................... 7 2.2 HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 .................................... 8 2.3 用 dSPACE 进行控制系统开发........................................................................................ 9 2.4 建立用户 dSPACE 系统.................................................................................................. 12
dspace配置的优缺点比较
dSPACE*** 基于Matlab/Simulink平台***实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径1概述在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的趋势，这就使企业的新品开发面临着多样性需求与快速开发之间的矛盾；同时对控制系统鲁棒性及可靠性的要求也日益增加；另外并行工程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了日程。
DSPACE 的产品为并行工程的实现创造了一个良好的环境。
对于进行控制算法研究的工程师而言，最头疼的莫过于没有一个方便而又快捷的途径，可以将他们用控制系统设计软件 (如MATLAB/Simulink) 开发的控制算法在一个实时的硬件平台上实现，以便观察与实际的控制对象相连时，控制算法的性能；而且，如果控制算法不理想，还能够很快地进行反复设计、反复试验直到找到理想的控制方案。
对一些大型的科研应用项目，如果完全遵循过去的开发过程，由于开发过程中存在着需求更改，软件代码甚至代码运行硬件环境不可靠（如：新设计制造的控制单元存在缺陷）等问题，最终导致项目周期长、费用高，缺乏必要的可靠性，甚至还可能导致项目以失败告终。
这就要求在开发的初期阶段就引入各种试验手段，并有可靠性高的实时软/硬件环境做支持。
另外，当产品型控制器生产出来后，测试工程师又将面临一个严重的问题。
由于并行工程的需求，控制对象可能还处于研制阶段，或者控制对象很难得到，用什么方法才能在早期独立地完成对控制器的测试呢？我们将这些问题概括为两种：快速控制原型（RCP）和硬件在回路仿真（HILS）。
d SPACE 提供了这两方面应用的统一平台。
2Dspace介绍dSPACE实时仿真系统是由dSPACE公司开发的一套基于MA TLAB/Simulink的控制系统开发及测试的工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的完全无缝连接。
dSPACE实时系统拥有具有高速计算能力的硬件系统，包括处理器、I/O等，还拥有方便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。
dSPACE实时仿真系统及其在风力发电系统中的应用
Electr. Eng. & Power Convers. LAB
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采用dSPACE进行控制系统设计开发
dSPACE V-Cycle 产品开发流程
TargetLink 从MATLAB/Simulink生成定点代码 可靠性、效率、可读性能与手工代 码媲美 对于不同的控制器与编译器可选择 不同的优化方法 自动定标 （scaling）
Electr. Eng. & Power Convers. LAB
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dSPACE实时仿真系统
dSPACE 硬件体系
单板系统
• CPU与外围I/O集成 • DS1103及DS1104处理器板
组件系统
• 处理器板 • I/O板
• 多处理器系统
其他
• 扩展箱
• 单主机多系统的连接板
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dSPACE实时仿真系统
dSPACE实时仿真系统
dSPACE(digital Signal Processing And Control Engineering)实时 仿真系统是德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和 Simulink的无缝连接。
• 连接器和LED板
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dSPACE实时仿真系统
dSPACE 硬件产品——单板系统DS1103
通过单一板实施快速控制原型设计 填补 DS1102 和标准组件系统之间的空白 支持高性能处理器 PowerPC PPC604e 内臵综合 I/O 功能
（完整版）DSPACE应用简介
（完整版）DSPACE应⽤简介dSPACE 实时仿真平台软件环境及应⽤⼀、dSPACE 简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的⼀套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试⼯作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的⽆缝连接。
dSPACE 实时系统由两⼤部分组成，⼀是硬件系统，⼆是软件环境。
其中硬件系统的主要特点是具有⾼速计算能⼒，包括处理器和I/O 接⼝等；软件环境可以⽅便地实现代码⽣成/下载和试验调试等⼯作。
dSPACE 具有强⼤的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这⼀套并⾏⼯程提供了⼀个良好的环境。
dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和⼀体化，即从⼀个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到⼀套平台中来完成。
dSPACE 的软件环境主要由两⼤部分组成，⼀部分是实时代码的⽣成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进⾏扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的⾃动下载。
另⼀部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、⾃动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。
⼆、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的⽆法⽐拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。
2、dSPACE 的过渡性和快速性好。
由于dSPACE 和MATLAB 的⽆缝连接，使MATLAB ⽤户可以轻松掌握dSPACE 的使⽤，⽅便地从⾮实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，⼤⼤节省了时间和费⽤。
3、性能价格⽐⾼。
开源软件DSpace的安装和维护
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基础软件环境： Tomcat
• 下载：apache-tomcat-6.0.14.tar.gz （） • 安装：以root用户安装 # tar zxvf apache-tomcat-6.0.14.tar.gz # cp apache-tomcat-6.0.14 /usr/local • 设定相关环境变量： 修改文件/etc/profile export CATALINA_HOME=/usr/local/apache-tomcat6.0.14 • 启动tomcat # /usr/local/apache-tomcat-6.0.14/bin/startup.sh • 测试安装：http://IP:8080
• 测试安装：# mvn -version
基础软件环境：ANT
• 下载：apache-ant-1.7.0-bin.tar.gz （ ） • 安装：以root用户安装 # tar zxvf apache-ant-1.7.0-bin.tar.gz # cp apache-ant-1.7.0 /usr/local • 设定相关环境变量： 修改文件/etc/profile export ANT_HOME=/usr/local/apache-ant-1.7.0 export PATH= =$M2:$JAVA_HOME/bin:$ANT_HOME/bin:$PATH • 测试安装：# ant -version
DSpace的安装－编译部署
• 切换到dspace用户 $ cd [dspace-source]/dspace/ $ mvn package • 安装 $ cd [dspace-source]/dspace/target/dspace-[version].dir/ $ ant fresh_install • Web部署
(完整版)DSPACE应用简介
dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用一、dSPACE 简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的无缝连接。
dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。
其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。
dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。
dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。
dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的自动下载。
另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。
二、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。
2、dSPACE 的过渡性和快速性好。
由于dSPACE 和MATLAB 的无缝连接，使MATLAB 用户可以轻松掌握dSPACE 的使用，方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，大大节省了时间和费用。
3、性能价格比高。
dSPACE 是一个操作平台，它可用于许多产品的开发或实时仿真测试，而不是一物一用。
Dspace--Canoe--Stateflow三种软件的比较及所用领域分析
Dspace Canoe Stateflow三种软件的比较20年前，dSPACE开启了实时控制系统的先河，吸引了全球无数的眼光，今天的dSPACE已经成为开发和测试机械控制系统工程的市场领导者。
dSPACE(digital SignalProcessing And Control Engineering)实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MAT-LAB/Simulink的辅助系统开发及半实物仿真的软硬件工作平台，实现了和MATLAB/Simulink/RTW的完全无缝连接，使得控制器的仿真模型和算法能够通过dSPACE应用于伺服控制器的开发。
1.1 dSPACE的功能特点dSPACE实时系统由两部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。
Dspace 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI(Real 一TimenIetarfec)，它是连接dSAPCE实时系统与Matlab/simulink纽带，通过对RTW(Real一TimeWorkshop)进行扩展，可以实现从simulnik模型到dSAPCE实时硬件代码的自动下载。
另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境(软件)ControlDesk、自动试验及参数调整软件MUB/MTRACE、PC与实时处理器通信软件CUB以及实时动画软件RealMotion等。
硬件系统主要分两大类:一是把处理器和I/O集成到一个板子上，形成一个完整的实时仿真系统的单板系统;二是将实时处理器和用户接口完全分开，以实现处理器能力和I/O能力的自由扩展，处理器和I/O之间通信由PHS(PeriPheral High一Speed Bus)总线实现的标准组件系统。
dSAPCE实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点:dSAPCE组合性很强、dSAPCE的过渡性和易于掌握和使用、对产品实时控制器的支持性强、快速性好、性能价格比高、实时性好、可靠性高、灵活性强。
dSPACE的资料——非常好用
,dSPACE*** 基于Matlab/Simulink平台***实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径恒润科技有限公司2004年6月目录1概述 (1)2dSPACE—实时快速原型及硬件在回路仿真的一体化解决途径 (1)2.1RCP（Rapid Control Prototyping）—快速控制原型 (1)2.2HILS（Hardware-in-the-Loop Simulation）—硬件在回路仿真 (1)2.3用dSPACE进行控制系统开发 (1)2.4建立用户dSPACE系统 (1)3dSPACE体系结构 (1)3.1dSPACE软件 (1)3.1.1代码生成及下载软件（Implementation Software） (1)3.1.1.1代码的生成过程 (1)3.1.1.2MATLAB/Simulink-现代控制设计平台 (1)3.1.1.3RTI(Real-Time Interface)-从方框图自动生成代码并下载 (1)3.1.1.4PPC编译器 (1)3.1.2实验软件（Experiment Software） (1)3.1.2.1ControlDesk综合实验环境 (1)3.1.2.2MLIB和MTRACE—实现自动试验及参数调整 (1)3.1.2.3MotionDesk—实时动画 (1)3.1.2.4CLIB---PC与实时处理器通讯 (1)3.1.2.5AutoMationDesk-自动化测试工具 (1)3.1.3TargetLink-产品级代码的生成 (1)3.2dSPACE硬件 (1)3.2.1智能化的单板系统 (1)3.2.1.1DS1103 PPC 控制器板 (1)3.2.1.2DS1104 PPC 控制器板 (1)3.2.2标准组件系统 (1)3.2.2.1处理器板（Processor Boards） (1)3.2.2.1.1处理器板概述（总线和中断） (1)3.2.2.1.2DS1005 PPC板-处理器POWER PC750FX，800MHz (1)3.2.2.1.3DS1006 PPC板-处理器X86处理器，2.2GHz (1)3.2.2.2I/O板 (1)3.2.2.2.1简单A/D和D/A转换 (1)3.2.2.2.2Multi-I/O (1)北京恒润科技有限公司 13.2.2.2.3增量编码器接口 (1)3.2.2.2.4定时及数字I/O (1)3.2.2.2.5复杂模拟信号及阻型传感器 (1)3.2.2.2.6其它I/O (1)3.2.2.2.7DS2211 HIL I/O板 (1)3.2.2.3附件（Accessories） (1)3.2.2.3.1大系统扩展盒PX10/PX20 (1)3.2.2.3.2接插键指示灯面板 (1)3.2.2.3.3DS830连接缓冲器板-连接远距离系统 (1)3.2.3汽车内置系统 (1)3.2.3.1AutoBox-汽车内置试验扩展箱 (1)3.2.3.2MicroAutoBox-车辆快速测试控制原型系统的最佳选择 (1)4应用实例 (1)4.1机器人新型控制原理测试--用μ-综合与分析法控制机械手 (1)4.2驱动方面的应用-验证ASIC控制器原理 (1)4.3机械工程方面的应用—Achenbach Buschhüten 平面度控制 (1)4.4航空航天方面的应用—Simona开发飞行仿真器 (1)4.5汽车的硬件在回路仿真—ABS控制器测试试验台 (1)4.6电力电子方面的应用-机车驱动系统硬件在回路仿真 (1)4.7ECU开发应用-菲亚特公司开发ERG控制器 (1)4.8DaimlerChrysler开发主动悬架 (1)4.9Delphi利用Targetlink进行电控产品开发 (1)4.10Audi公司动力传动系统HIL仿真测试 (1)4.11DS2302、DS4002的应用实例 (1)附录1—I/O板技术特性 (1)附录2—dSPACE对计算机软件及硬件的要求 (1)北京恒润科技有限公司 21概述在当今社会，市场对产品的需求呈现多样性、快速性的趋势，这就使企业的新品开发面临着多样性需求与快速开发之间的矛盾；对控制系统鲁棒性及可靠性的要求也日益增加；并行工程（即：设计、实现、测试和生产准备同时进行）被提上了日程。
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而用 dSPACE 提倡的基于模型面向应用的现代化开发 方法则要有效的多 现代开发方法的最重要的特征就是计算 机辅助控制系统设计 CACSD Computer-Aided Control System Design 将计算机支持工具贯穿于控制系统开发测
行动力学与控制, 系统仿真技术; 吴 进 华 (1963-), 男, 浙江金华人, 教
授, 研究方向飞行器飞行动力学与控制, 系统仿真技术, 模式识别与智
能控制等
1 dSPACE 简介
dSPACE实时仿真系统是由德国 dSPACE 公司开发的一 套基于 MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发 及测试工作平台 实现了和 MATLAB/Simulink 的无缝连接 dSPACE 实时系统由两大部分组成 一是硬件系统 二是软 件环境 其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力 包 括处理器和 I/O 接口等 软件环境可以方便地实现代码生成 /下载和试验调试等工作 dSPACE 具有强大的功能 可以很 好地完成控制算法的设计 测试和实现 并为这一套并行工 程提供了一个良好的环境
MLIB/MTRACE 利用 MLIB 和 MTRACE 可以大大增强 dSPACE 实时 系统的自动试验能力 使用这两个库可以在不中断试验的情 况下从 MATLAB 直接访问 dSPACE 板上运行的应用程序中 的变量 甚至无需知道变量的地址 有变量名就足够了 这
样就可以利用 MATLAB 的数字计算及图形能力进行顺序自 动测试 数据记录和控制参数的优化
MLIB 和 MTRACE 联合使用可组成一个完美的整体 有 MATLAB 强大的计算能力做支持 可以自动执行所能想 到的任何试验 比如控制器的优化 用 MTRACE 记录数据 然后将数据传送给 MATLAB MATLAB 自动计算出新的控 制器参数 并通过 MLIB 送回处理器板或控制板
总之 dSPACE 是进行基于 Simulink 模型半实物仿真和 实时控制的首选工具 利用以上软件工具可以完成从系统建 模 分析 离线仿真到实时仿真的全过程如图 1 所示
目前 dSPACE 实时系统已广泛用于航空航天 机器人 等研究领域 本文以某型反舰导弹为例 对其进行了半实物 仿真
收稿日期 2003-05-02
修回日期 2003-08-12
基金项目 军队 ２１１０ 工程 重点实验室基金项目
作 者 简 介 马 培 蓓(1976-), 女, 江苏南通人, 硕士生, 研究方向飞行器飞
性能价格比高 dSPACE 是一个操作平台 它可用于 许多产品的开发或实时仿真测试 而不是一物一用
dSPACE 是基于 PC 机的 Windows 操作系统 dSPACE 实时系统与主机的硬件接口使用标准 ISA 总线 从 而避免用户再投资别的设备
实时性好 可靠性高 基于这些优点 dSPACE 已广泛应用于航空航天 发动 机 机器人及工业控制领域 也正是由于 dSPACE 这些优点 的存在 使得控制系统的开发 产品型控制器的仿真测试变 得更加方便易行 大大加快了新产品的研制速度 也使控制 算法及仿真测试方案的研究进入更高的境界
万方数据
Vol. 16 No. 4 April 2004
马培蓓, 等 dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用
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试的全过程 CACSD 不仅仅是进行控制方案的设计和离线 仿真 还包括实时 RCP 产品代码的生成和硬件在回路测 试 这是一个完整的流线型控制系统开发步驟
2 dSPACE 软件环境介绍
2.1 代码的生成及下载软件
描述控制系统的 C 代码可以由 Simulink 方框图自动生 成并下载到实时系统硬件中 这项工作主要由 MATLAB/ RTW 与 dSPACE 系统中的 RTI 来完成 RTI 的使用方法就 是用图形方式从 dSPACE 的 RTI 库中选定相应的 I/O 模型 将其拖放到用 Simulink 搭建的系统模型方框图中 并指定 I/O 参数以完成对它的选定 选定后 只要用鼠标点击一下 对话框中的 Build 命令 RTI 就会自动编译 下载并启动实 时模型 另外 RTI 还根据信号和参数产生一个变量文件 可以用 dSPACE 的试验工具软件如 ControlDesk 来进行变量 的访问 当仿真系统比较复杂时 就需要 RTI MP 的帮助 以完成多处理器系统的设计并建立多处理器网络结构
引 言1
HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation) 即硬件在回路 仿真 在半实物仿真系统中 由于实物的引入 需要模拟这 些部件的真实工作环境和激励信号 还需要以一些专用的物 理仿真模型加以实现 HILS 作为替代真实环境或设备的一 种典型方法,既提高了仿真的逼真性 又解决了以前存在于 系统中的许多复杂建模难题 因此半实物仿真成了主要的发 展方向 另外 在开发的初期阶段 需要快速地建立控制对 象原型及控制器模型 并对整个控制系统进行多次离线的及 在线的试验来验证控制系统软 硬件方案的可行性 这个过 程称之为快速控制 RCP dSPACE 实时仿真系统为 HILS 和 RCP 的应用提供了一个协调统一的一体化解决途径 dSPACE 是基于 MATLAB/Simulink 的控制系统开发及测试 的工作平台 实现了和 MATLAB/Simulink 的无缝连接 dSPACE 实时系统拥有高速计算能力的硬件系统 还拥有方 便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境
分析设计
概念设计 到测试
转换仿 真
监控 调试
ＭＬＩＢ ／ＭＴＲＡＣＥ
Ｉ／ Ｏ设置
实 时硬件
产生实 时代码
图 1 利用 dSPACE 实时仿真全过程
3 利用 dSPACE 进行控制系统的开发
我们在进行控制系统的开发时 常常需要面临许多难以 解决的问题 而开发的时间却要求愈来愈紧迫 由于制造过 程中存在误差 老化及元器件装配等问题 对控制系统提出 了相当高的可靠性要求 对控制性能越来越高的要求使控制 算法也越来越复杂 并行工程要求设计 实现 测试及生产 准备同时进行 有时控制对象在开发过程中也在不断发生变 化 由上述过程可以看出 传统的开发方法至少存在三个较 大的问题
在对控制规律的控制特性或控制效果还没有一点把 握的情况下 硬件电路已经制造了 这时还不知道设计方案 能在多大程度上满足要求 或者根本不能满足要求
由于采用手工编程 会产生代码不可靠的问题 这 样在测试过程中对出现的问题 很难确定是控制方案不理想 还是软件代码有错误 更重要的是手工编程将会占用大量的 时间 导致虽然有了控制方案 却要等待很长的时间才能对 其进行验证和测试 从而在不知道方案是否可行的情况下就 浪费了大量的时间 人力和物力 给开发带来了不必要的开 支和经济损失
2.2 测试软件
dSPACE 提供的测试软件主要有 ControlDesk 综合实 验环境 MLIB/MTRACE 实现自动试验及参数调整软件
ControlDesk ControlDesk 是 dSPACE 公司开发的新一代综合试验和 测试软件工具 提供对试验过程的综合管理 它可实现的功 能包括 1) 对实时硬件的可视化管理 2) 用户虚拟仪表的建立3) 变量的可视化管理 4) 参数的可视化管理 5) 试验过程的自动化
Vol. 16 No. 4 April 2004
系统仿真学报 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION
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dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用
马培蓓 1, 吴进华 2, 纪 军 1 徐新林 1
( 1 海军航空工程学院研究生 2 队, 山东 264001 2 海军航空工程学院自动控制系, 山东 264001)
dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的 无法比拟的优点
dSPACE 组合性很强
万方数据
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系统仿真学报
Vol. 16 No. 4 April 2004
dSPACE 的过渡性和快速性好 由于 dSPACE 和 MATLAB 的无缝连接 使 MATLAB 用户可以轻松掌握 dSPACE 的使用 方便地从非实时分析 设计过渡到实时的 分析和设计上来 大大节省了时间和费用
MA Pei-bei1, WU Jin-hua2, JI Jun1, XU Xin-lin1
(1Students’ Brigade of NAEI, Yantai 264001, China 2Department of Automatic Control Engineering of NAEI, Yantai 264001, China)
Abstract: From a certain angle, the development of hardware-in-the-loop simulation (HILS) represents the whole science and technology’s strength for a country. This paper introduces mainly dSPACE Real-Time simulation platform and its software environment which includes RTI and ControlDesk. It expatiates on the developing steps of control system which based on dSPACE. It is more convenient, efficient and accurate than traditional methods; By right of the base, we design HILS of anti-ship missile. The results prove that the HIL experiment is successful. Keywords: HILS; RTI; RTW; ControlDesk; dSPACE Real-Time simulation platform