Ostfalia大学的学生使用Simulink和Raspberry万博1manbetx Pi硬件进行快速控制原型

本课程的实验作业以设计装载机的控制系统为高潮，装载机就像那些用来将集装箱移到船上或飞机上的装载机。控制器必须使容器(模型为倒立摆)在由直流电机驱动的小车上移动时的振荡最小化。

Dr.-Ing。Meyer需要一个经济的原型系统为这个入门控制实验室。该系统需要有足够的计算能力的项目，并易于学生学习和使用。

Van der Kamp使用Simu万博1manbetxlink和Simulink支持包万博1manbetx为树莓派开发了一个快速控制原型系统，使学生能够在树莓派硬件上测试和改进他们的控制设计。

灵活的支持包系统允许van万博1manbetx der Kamp快速添加模拟-数字和数字-模拟接口板，与直流电机和倒立摆传感器进行通信，包括测量小车和摆的位置的编码器。他为这些板编写了定制驱动程序，并将它们打包为C MEX s -函数，以在Simulink模型中使用。万博1manbetx

在下载并安装了树莓派的Simulink支持包之后，van der Kamp万博1manbet万博1manbetxx通过加载桥的Simulink控制器模型测试它来验证设置。基于树莓派的快速控制原型在接下来的学期的课程中使用。

参加本课程的学生已经熟悉MATLAB和Simulink。万博1manbetxOstfalia大学获得了校园许可，为学生提供校园范围内的MATLAB和Simulink软件，这些工具被广泛集成到电气工程课程中。万博1manbetx

在Simulink中，万博1manbetx学生们基于微分方程开发了一个加载桥的植物模型。

然后，他们开发了一个状态控制器模型，并在Simulink中运行闭环仿真，以检查他们的设计的稳定性。万博1manbetx他们将模拟接口驱动程序的C MEX s功能块合并到这个模型中，以实现与工厂的通信。

使用Simu万博1manbetxlink外部模式，他们在树莓派硬件上运行控制器模型，步长约为一毫秒。在该模式下，他们可以实时检测和可视化传感器信号，并在模型运行时调整控制器参数值。

在加载桥模型上测试控制器后，学生们对传感器捕获的数据进行后处理，并在MATLAB中生成绘图，用于他们的实验室报告。

Ostfalia计划将Simulink与树莓派快速控制原型系统的使用扩展万博1manbetx到其他课程，其中包括学生将使用该系统开发磁悬浮控制器的课程。

• 实验室设置成本降低了数千欧元。van der Kamp说:“装载桥项目的控制器设计不是特别复杂，因此，不需要所有商业硬件的处理能力和能力。“万博1manbetxSimulink和树莓派万博1manbetx的Simulink支持包使我们能够为这个项目创建一个替代的原型实验室设置，成本减少了数千欧元。”
• 交互式控制器调优和可视化。“使用Sim万博1manbetxulink外部模式，学生可以实时观察控制器在树莓派上运行时的输入和输出数据，并在动态中调整控制器参数，”van der Kamp指出。“这种程度的互动在以前是不可能的。”
• 学生们可以自由地在实验室外完成作业。“有了校园许可证，我们的学生不仅可以在实验室使用MATLAB和Simulink，还可以在家里或校园的任何地方使用自己的笔记本电脑，”van万博1manbetx der Kamp说。“这种灵活性增加了他们完成课程项目的动力。”