a. Tổng quan về hệ dSPACE 1104
DS1104 là Card điều khiển số do hãng dSPACE của Đức sản xuất dựa trên bộ xử lý tín hiệu số DSP (Digital Signal Processor) thế hệ thứ ba của Texas Instruments. DS1104 được thiết kế để phát triển các bộ điều khiển số tốc độ cao mô phỏng thời gian thực, các giao diện phần cứng phục vụ giao tiếp giữa hệ thống chương trình điều khiển mềm về đối tượng điều khiển bên ngoài. Trong những bài toán lớn, phần cứng có thể có nhiều modul ghép nối với nhau, có thể kết nối thành mạng tính toán. Như vậy khả năng mở rộng tín hiệu vào ra và khả năng tính toán song song hay là phân việc cho các modul chuyên xử lý thực hiện một nhiệm vụ nào đó.
Hiện này dSPACE đã được ứng dụng để điều khiển trong công nghiệp, trong xe ô- tô, máy bay…. Hệ dSPACE còn hỗ trợ liên kết lập trình với các ngôn ngữ bậc cao vì vậy người sử dụng có thể dễ dàng lập trình và có thể chỉ tập trung vào phát triển thuật toán điều khiển. Ví dụ như sử dụng Matlab…
Robot PC (Matlab,ControlDesk) Card dSPACE 1104 Mạch điện điều khiển Bảng mạch thủy lực
Chương 3. Thiết kế bộ điều khiển cho Robot
49
Hình 3.9. DSP 1104 Controller Board.
b. Cấu trúc tổng quan
.DS 1104 được xây dựng trên cơ sở vi xử lý tín hiệu số TMS320F240 của hãng TI DS1104 có bộ xử lý lên đến 1GB và tần số Bus là 250 MHz. Mặc dù cung cấp một số lượng hạn chế các giao diện vào ra, nhưng nó cũng đủ điều khiển các hệ thống có độ phức tạp vừa phải như robot công nghiệp 6 bậc tự do.
Hình 3.10. Hình dSPACE thực tế.
Chương 3. Thiết kế bộ điều khiển cho Robot
50
Các chân vào/ra của DS 1104
- Có 8 đầu vào tương tự ADC với chân cắm trực tiếp trên vỏ điều khiển. - Có 8 đầu ra tương tự DAC với chân cắm trực tiếp vỏ hộp điều khiển. - Có 2 encoder cắm trực tiếp trên vỏ hộp điều khiển.
- Có 20 đầu vào ra số (Digital I/O). - Có 4PWM một pha và 1 PWM 3 pha. - Có 4 ngắt ngoài (External interrtupt). - Có 3 bộ định thời gian (Timer)
- Có 1 cổng giao tiếp RS232, 1 cổng RS422 hoặc RS 485
DS1104 là Card được thiết kế theo chuẩn PC/AT, do đó có thể cắm vào máy tính qua cổng mở rộng của ISA. Nó có thể gắn vào hộp mở rộng dSPACE giao tiếp với máy tính.
Nghiên cứu và khai thác card có thể ứng dụng trong lĩnh vực: - Điều khiển Robot.
- Điều khiển cơ cấu chấp hành bằng điện và thủy lực. - Điều khiển servo …..
c. Phần mềm giám sát và điều khiển ControlDesk
ControlDesk: là một giao diện người dùng đồ họa GUI quản lý bo mạch dSpace. Các biến chương trình điều khiển được lưu vào một file trong cùng thư mục làm việc sau khi dịch chương trình Matlab/ Simulink xuống dSPACE. Các file này có thể được mở bằng phần mềm ControlDesk để giao tiếp với bộ điều khiển dSPACE.
Chương 3. Thiết kế bộ điều khiển cho Robot
51
Phần mềm ControlDesk cung cấp các khối đồ họa để hiển thị và thay đổi giá trị của biến điều khiển dưới dSPACE. Thư viện thời gian thực RTIlib1104 bao gồm các hàm cần thiết để lập trình cho DS1104.