基于模型的控制系統(tǒng)開發(fā)驗證平臺設(shè)計.pdf

1、本文分析了現(xiàn)代控制系統(tǒng)的設(shè)計方法,針對如何利用FPGA提升實時仿真系統(tǒng)在高速仿真領(lǐng)域的性能,以及如何建立通用型設(shè)計驗證平臺等問題,根據(jù)基于模型的設(shè)計流程,提出了FPGA作為副處理器的實時仿真系統(tǒng)架構(gòu),該方法很大程度上提升了實時仿真系統(tǒng)在高速控制系統(tǒng)仿真中的表現(xiàn)。為了實現(xiàn)這種基于模型的設(shè)計開發(fā)方式,我們開發(fā)了一套基于模型的控制系統(tǒng)開發(fā)驗證平臺。在實時仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)上融入FPGA開發(fā)技術(shù),并通過全新設(shè)計的插件式軟件將Matlab/Simul

2、ink和FPGA板卡無縫連接,簡單快捷地調(diào)試控制器模型,并利用FPGA板卡上的電路接口進行半實物仿真。
　　平臺基于新型高性能實時仿真機HiGale設(shè)計,在HiGale系統(tǒng)中插入一個或多個擴展功能的FPGA板卡模塊,此模塊以3U CPCI板卡形式設(shè)計,板載一枚Xilinx的Sparten-6系列FPGA用于運行高速控制模型,可以直接安裝在HiGale機箱中用于控制系統(tǒng)仿真測試。同時,結(jié)合Matlab HDL coder工具設(shè)計一款

3、FPGA自動代碼下載軟件——HAC,可以將控制系統(tǒng)模型和板卡接口驅(qū)動模型快速便捷地下載到FPGA板卡,并能與實時仿真軟件無縫連接。
　　最后,以當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的電機控制系統(tǒng)為應(yīng)用對象,搭建一套電機HIL仿真平臺,對比傳統(tǒng)的控制方式10us以上的控制速度,此平臺繞過了CPU和PCI并行總線,將電機模型放在FPGA中運行,大大提高了實時仿真技術(shù)在高速電機領(lǐng)域的應(yīng)用。一方面用于測試電機應(yīng)用的控制算法,另一方面驗證了基于模型的控制系統(tǒng)開發(fā)