dSPACE系統是由德國dSPACE公司研制的。它是一款以MATLAB/Simulink為基礎的、并可與其完美連接的控制器系統設計和進行半實物仿真的開發平臺。dSPACE軟硬件平臺最大的亮點是可以與MATLAB/Simulink無縫連接。dSPAC1103實物圖如圖1所示。

(2)dSPACE的開發流程

dSPACE作為控制裝置的開發工具包，主要包含以下部分：

MATLAB/Simulink：用來搭建控制系統的控制框圖，并進行優化、分析等離線操作。RTW：作用是將搭建起的控制框圖直接生產C代碼。

RTL保證生成的C代碼可以在目標系統中生成。

dSPACE工具：可進行實時調試，如ControlDesk可以在線并且實時的調整參數和觀測目標曲線。

東莞電機廠利用dSPACE進行開發的步驟如下所示：

a、在MATLAB/Simulink中設計控制算法，導入被控對象的數學模型和搭建控制結構框圖，進行離線仿真分析。

b、將需要加載到硬件中的部分保留；進行端口設計和線路連接。

c、將自動生成的代碼加載到實時硬件中。

d、在電腦中運用ControlDesk軟件搭建界面，實時的進行在線調試、觀測波形和記錄數據。

(3)基于dSPACE和Copley驅動器的三環控制器的建立

按照上文所列出的實驗步驟，速度環控制器和位置環控制器在Simulink中搭建并加載到dSPACE中，電流環控制器直接由CopleyXeus型號的驅動器提供。

加載到dSPACE中的位置環和速度環控制器框圖如圖2所示，其中包括信號源模塊、信號在線觸發模塊、信號在線參數修改模塊、信號類型在線選擇模塊、反饋信號通道模塊、開閉環在線切換模塊、位置環和速度環在線切換模塊、位置環控制器、速度環控制器、保護電路模塊以及指令電流信號輸出模塊等11個部分。

ControlDesk搭建的軟件界面如圖3所示，其中包括了數據保存部分、波形觀測的啟停及緩存清理模塊、指令信號類型選擇模塊、信號觸發及運行方向選擇模塊、開閉環選擇及部分信號源參數調試模塊、控制器參數在線調試模塊、波形在線觀測模塊和S曲線信號源觸發及參數選擇模塊等幾大模塊。ControlDesk搭建的界面可對上述模塊進行在線實時更改，有效的提高了實驗效率。需要指出的是，指令和實際位置曲線、指令和實際速度曲線及其誤差曲線均可由ControlDesk搭建的界面進行實時觀測。

基于該控制系統的環球電機的速度環調試結果和位置環調試結果如圖2.12和圖5(a)(b)所示。由圖4可得，當速度環給定階躍信號時，其實際速度的超調量很小并且很快的進入穩態。同時，由于電機的滯后性使得電機的響應時間為近70ms。由圖5(b)可得，電機的位置跟蹤誤差最大值可達到110um。這是由于電機的機械結構以及純反饋閉環控制所引起的滯后性導致的，并實驗驗證了仿真模型的準確性。同時，本文搭建的仿真及實驗控制系統是純反饋控制系統，經仿真和實驗驗證該控制系統可以驅動電機按照給定的指令運動，為后續前饋實驗奠定了仿真及實驗基礎。

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