作者：Michel Levis，Quanser公司应用工程师

  在介绍Quanser系统时,我们经常会遇到一些常见的问题，比如"用户可以修改控制器吗？" 和 "我可以直接访问到电机吗？"，他们两者的答案都是肯定的。

  我们系统的优点之一是允许用户直接访问传感器和执行器。这就是我们所说的 "开放式架构"。直接访问是通过Quanser的实时快速控制原型软件 (用于 MATLAB/SIMULINK的QuaRC软件)实现的.

从Simulink的标准演示模型开始...

  让我们以Quanser 旋转伺服为例。它是我们的旗舰产品之一。这种坚固的齿轮伺服系统包括一个高质量的直流电机和三个传感器: 旋转光学编码器 (增量)、电位器和转速计。

  与我们所有的系统一样,旋转伺服也附带了MATLAB/Simulink演示程序。下面的Simulink模型显示了一个比例-微分(PD)控制器的实现, 以控制电机的位置。

  Simulink模型使用标准Simulink模块的组合, 以及来自QuaRC模型库的其他模块。正如我前面提到的, QuaRC是Quanser的快速控制原型软件。它是一种易于使用、灵活且功能极其强大的实时RCP软件,可无缝集成到 MATLAB/Simuink 环境中。如果您知道如何使用 MATLAB/Simulink,那么您已经知道如何使用 QuaRC.

使用 QuaRC 模块实现 Quanser 旋转伺服底座单元的基于PD控制器的位置控制的模拟模型

  硬件接口的核心QuaRC块是:HIL初始化、HIL读取和HIL写入。这三个模块使用户能够读取写入数据采集(DAQ)设备上的所有输入和输出通道,从而写入系统的执行器和传感器。

在这种情况下,HIL读取时间表模块被设置为读取伺服的速度,其转速计在模拟输入(a/d)#0通道和负载齿轮的位置使用其编码器输入#0通道。PD控制根据设定值(即所需位置)和测量到的编码器位置之间的误差计算电压。利用通过连接的功率放大器 #0通道的模拟输出(dp a)将PD控制电压应用于伺服直流电机。这都是通过 Quanser q2-usb数据采集(DAQ)设备完成的, 该设备使用HIL初始化模块进行配置。下图显示了工作站中的不同系统如何相互交互。

...然后创建自己的Simulink模型

  我们在Quanser系统设计中的开放式结构方法意味着可以随时修改Simulink模型.例如,如果要实现一个鲁棒控制系统, 如带有观察器的滑动模式, 则该关系图可能如下所示:

 一种使用观察器实现滑模控制的模拟模型

  您还可以创建一个全新的Simulink模型,并与实验系统进行交互。直接访问硬件和功能强大的软件工具在研究中非常有用。事实上,开放式架构设计和我们的实时快速控制原型软件是 Quanser系统成为研究人员算法验证平台的主要原因。有关示例, 请参阅我们网站上列出的 1350多篇研究论文。您还可以在我们的白皮书《控制系统研究验证的Quanser平台》中阅读更多信息.

作者简历

  Michel Levis是加拿大Quanser公司的应用工程师。他在安大略省的皇后大学获得电气工程学士学位, 并在多伦多大学获得控制系统硕士学位。在过去的13年里, 他参与了很多Quanser 机电系统的设备开发工作, 并在世界各地的不同地区举办了许多实践培训和研讨会课程。