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快速原型開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

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  機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)
  機(jī)器人視覺(jué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

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武漢艾克特科技有限公司

經(jīng)營(yíng)模式：其他

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所在地區(qū)：湖北武漢市

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

為滿足高校機(jī)器人控制學(xué)科、機(jī)電控制學(xué)科等方向教學(xué)，助力老師更快推進(jìn)科學(xué)研究，助力企業(yè)快速開(kāi)發(fā)樣機(jī)，縮短產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，加速成果產(chǎn)出，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所自主研發(fā)了一套實(shí)施數(shù)字與模擬混合實(shí)時(shí)異構(gòu)仿真平臺(tái)（荷角系統(tǒng)），該系統(tǒng)基于CPU+FPGA的異構(gòu)架構(gòu)下，實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)，能基于Matlab Simulink下快速模型化方式建立多速率模型，并能快速的部署到異構(gòu)平臺(tái)中，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，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)仿真、控制、測(cè)試以及其他相關(guān)的領(lǐng)域。

詳細(xì)介紹

產(chǎn)品特色

PRODUCT FEATURES

1、支持RCP快速原型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)用戶從Simulink模型開(kāi)發(fā)到異構(gòu)硬件平臺(tái)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，用戶無(wú)需懂得代碼編程技術(shù)，無(wú)需考慮硬件平臺(tái)調(diào)試、驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)等問(wèn)題，專心把精力投入算法中，能快速的實(shí)現(xiàn)算法驗(yàn)證。

2、支持HIL硬件在回路測(cè)試，加速產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，模擬被控對(duì)象能降低用戶的搭建系統(tǒng)成本，測(cè)試速度更快、效率更高、實(shí)驗(yàn)更安全。

3、采用實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)，多核處理器方便多任務(wù)處理，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模型分割技術(shù)，可以讓算法分核運(yùn)行到不同的CPU中，合理的劃分算法與系統(tǒng)任務(wù)。

4、支持CPU+FPGA異構(gòu)平臺(tái)自動(dòng)代碼生成及部署功能，同時(shí)，支持異構(gòu)平臺(tái)間的數(shù)據(jù)回顯和在線調(diào)參。

5、IO資源支持廣泛，擁有高速同步AD、同步IO、RS232、增量/值編碼器、PWM驅(qū)動(dòng)、Ethercat從站、CAN、USB等接口。單功能卡、多功能卡、多路AD/DA驅(qū)動(dòng)卡、子系統(tǒng)卡、可編程功能卡等多種選擇，用戶可以靈活組合。

6、可廣泛應(yīng)用于伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及電機(jī)控制快速原型教學(xué)平臺(tái)、精密運(yùn)動(dòng)控制等領(lǐng)域。

案例介紹

CASE INTRODUCED

1、光刻機(jī)仿真平臺(tái)

1）系統(tǒng)組成：

光刻機(jī)仿真平臺(tái)主要由硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)、控制器和實(shí)時(shí)通信總線三大部分組成。硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)也被稱作HIL（Hardware in the loop），它的作用為實(shí)時(shí)接收來(lái)自控制器的控制指令，模擬仿真光刻機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)實(shí)時(shí)通信總線將狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋給控制器。在線硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)內(nèi)部包含通訊驅(qū)動(dòng)模塊以及光刻機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)的仿真模型。

2）功能簡(jiǎn)介：

光刻機(jī)控制屬于高精密運(yùn)動(dòng)控制范疇，對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，因此本系統(tǒng)中硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)和光刻機(jī)控制器全部采用實(shí)時(shí)化操作系統(tǒng)，并依靠異構(gòu)的部署功能，將計(jì)算復(fù)雜并行度高的算法部分部署到FPGA中運(yùn)行，通過(guò)CPU+FPGA架構(gòu)，目前系統(tǒng)控制頻率可達(dá)20KHz。

硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)為用戶提供了算法模塊庫(kù)和光刻機(jī)模型搭建環(huán)境。算法模塊庫(kù)可以輔助用戶搭建光刻機(jī)仿真模型，用戶可自行調(diào)整光刻機(jī)仿真模型運(yùn)行參數(shù)?？刂破鳛橛脩籼峁┝怂惴K庫(kù)、硬件控制模塊庫(kù)及控制模型開(kāi)發(fā)環(huán)境，算法模塊庫(kù)輔助用戶快速搭建自己想要的控制算法，硬件模塊庫(kù)中的各個(gè)模塊對(duì)應(yīng)控制輸入輸出板卡中各個(gè)硬件模塊，具備硬件參數(shù)配置、在線信號(hào)下發(fā)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)視等功能?？刂破鬟€為用戶提供FPGA異構(gòu)加速板卡，用戶可以將復(fù)雜及重復(fù)性的計(jì)算算法下派到異構(gòu)計(jì)算板卡中運(yùn)行。

3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

控制周期20Khz測(cè)試：在VPX FPGA中嚴(yán)格按照50us同時(shí)觸發(fā)VPX控制和HIL，通信和模型計(jì)算完成后，在FPGA中監(jiān)控返回信號(hào)，檢測(cè)控制時(shí)間始終保持在50us以內(nèi)。

數(shù)據(jù)完整性測(cè)試：從控制器發(fā)送正弦信號(hào)到硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真機(jī)，仿真機(jī)不做任何計(jì)算將正弦信號(hào)返回，控制器的控制模型再將返回的正弦信號(hào)顯示，如下圖1所示無(wú)任何毛刺且曲線無(wú)缺失，表明數(shù)據(jù)完整性良好。

控制模型算法驗(yàn)證，上圖2所示為控制算法給出的期望方波以及仿真機(jī)返回的實(shí)際波形，由圖中可見(jiàn)仿真波形與實(shí)際波形幾乎重合。

2、高精密運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)

1）系統(tǒng)組成：

本系統(tǒng)由上位開(kāi)發(fā)機(jī)、實(shí)時(shí)控制主機(jī)、 FPGA IO板卡、自研功率放大模塊、商業(yè)驅(qū)動(dòng)器和機(jī)械控制對(duì)像組成。其中機(jī)械對(duì)像可以是伺服電機(jī)、多自由度高精度XYR運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、尺蠖式壓電致動(dòng)器等。

2）功能簡(jiǎn)介：

針對(duì)光刻機(jī)、光學(xué)系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域，應(yīng)用自有模型化控制算法開(kāi)發(fā)環(huán)境，搭配多路多信號(hào)IO板卡做為電量采集手段，高性能功放實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)，典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)做為控制對(duì)像。為高精密運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員、研學(xué)人員，提供一套算法驗(yàn)證平臺(tái)。在本臺(tái)上可以跳過(guò)基礎(chǔ)編碼器采集、驅(qū)動(dòng)軟件開(kāi)發(fā)等工作，直接驗(yàn)證高級(jí)控制算法。由于軟變量全開(kāi)放性，硬件系統(tǒng)自研，所以可以為算法開(kāi)發(fā)人員提供有力的支撐。