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產(chǎn)品概述

為滿(mǎn)足高校機(jī)電控制類(lèi)、電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)控制方向教學(xué)，為賦能高校老師從事科學(xué)研究，為助力企業(yè)和科研院所開(kāi)發(fā)功能樣機(jī)、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、加速成果產(chǎn)出，公司推出自主研發(fā)的CSPACE控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)。該產(chǎn)品基于ARM Cortex-A9、實(shí)時(shí)Linux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，包含一套功能強(qiáng)大的監(jiān)控軟件。該產(chǎn)品結(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，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)際控制與仿真產(chǎn)品的本土化快速控制原型與半實(shí)物仿真系統(tǒng)。

圖1 CSPACE控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)

該平臺(tái)有以下幾大特色：

1、支持RCP快速原型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)仿真模型到嵌入式控制原型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，將用戶(hù)從復(fù)雜的嵌入式開(kāi)發(fā)中解脫出來(lái)，幫助用戶(hù)把精力集中到算法仿真的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證上來(lái)。

2、支持HIL硬件在回路測(cè)試，加速產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)速度，縮短設(shè)計(jì)和驗(yàn)證周期，降低用戶(hù)開(kāi)發(fā)測(cè)試成本，并提升產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性。

3、采用實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)，方便大數(shù)據(jù)量、多任務(wù)的處理，方便使用linux豐富的系統(tǒng)資源，如管理與應(yīng)用進(jìn)程、線(xiàn)程、任務(wù)、隊(duì)列、內(nèi)存、文件等。

4、有EtherCAT主站協(xié)議，支持現(xiàn)在通用的高實(shí)時(shí)性的EtherCAT驅(qū)動(dòng)器，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高動(dòng)態(tài)性能的控制需求，該主站協(xié)議不需要額外付費(fèi)節(jié)省用戶(hù)的成本。

5、有Ethernet接口，可以采集該類(lèi)型接口的傳感器等設(shè)備，如視覺(jué)、激光測(cè)距、機(jī)械臂等，滿(mǎn)足用戶(hù)多種應(yīng)用需求。

6、IO資源支持廣泛，擁有AD、IO、CAN、RS232、RS485、Camera視覺(jué)、USB Host等接口，滿(mǎn)足不同領(lǐng)域及行業(yè)客戶(hù)的差異化需求。

7、提供功能強(qiáng)的上位機(jī)軟件，支持多達(dá)30組以上的控制參數(shù)的下發(fā)，支持多達(dá)18通道的數(shù)據(jù)顯示、保存，方便處理數(shù)據(jù)。

8、可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)、航空航天和工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制、機(jī)電一體化控制、新能源、圖像視覺(jué)、軍工等領(lǐng)域。

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《嵌入式Linux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)》《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)。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

01 開(kāi)發(fā)流程

CSPACE控制與半實(shí)物仿真系統(tǒng)主要主控計(jì)算機(jī)、實(shí)時(shí)控制器（CSPACE）、監(jiān)控上位機(jī)、被控對(duì)象4部分組成。

圖2 CSPACE開(kāi)發(fā)流程

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。

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。

02 CSPACE控制器參數(shù)

表1 CSPACE控制器技術(shù)參數(shù)

CSPACE工具箱

CSPACE硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

界面軟件（控制、循環(huán)運(yùn)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集顯示）

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)

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. 機(jī)械臂高精度軌跡跟蹤控制算法研究

6. 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)

7. 碰撞檢測(cè)保護(hù)

8. 拖動(dòng)示教

9. 力位混合控制、柔順控制

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

11. 基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)械臂高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制與應(yīng)用

12. 雙臂協(xié)作