dSPACEラピッドプロトタイピングパッケージ | 車輪型ロボット教材「e-nuvo WHEEL」

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概要

　車輪型倒立二輪ロボットe-nuvo WHEELは、組み込みプログラミングの基礎や、制御理論の基礎として「現代制御」に焦点をあてた教材です。この教育用ロボットは、C言語によってプログラミングしたファームウエアをH8マイコンに実装します。これは、A/D変換、割り込み処理、タイマ、CPUのレジスタといった組み込みプログラミングの基礎が学習できるという反面、プログラミングという煩わしい実装作業が必要になることから、特に制御理論を学習あるいは研究したいユーザからはMATLAB/Simulinkから直接制御できないか？　という問合せが多数ありました。また、産業界からもMATLAB/Simulinkの教育にそのような意見がありました。

　そこで今回、一切のハンドコードを必要とせず、MATLAB/Simulnkで記述した制御ロジックからCソースコードを自動生成して制御するシステム「WHEEL×dSPACEラピッドプロトタイピングパッケージ」を開発しました。このシステムでは，e-nuvoWHEELのCPU基板（マイコンボード）を取り外し、C言語によるハンドコードを一切使用せずにMATLAB/Simulinkで記述した制御則をボタン一つで実装できるリアルタイム制御ボードDS1104で直接制御します。

システム

パッケージ内容

e-nuvo WHEEL Aパッケージ
DS1104 R&Dコントーラボード
専用ハーネス
サンプルSimulinkモデル
- タイヤの角度制御
  - PID制御
  - ステップ応答試験
- 倒立二輪制御（e-nuvo WHEEL Aパッケージ用）
  - 最適制御
  - 周波数整形LQG制御
- その他
  - RTIサンプルモデル
マニュアル

※タイヤの角度制御は、ロボットを倒立させるのではなく、タイヤの位置決め制御をＰＩＤ制御でするのものです。角度のステップ目標値に対して、タイヤの角度を追従させる制御です。

※ 倒立二輪制御のサンプルSimulinkモデルは、Ver.1.10に対応したものです。（2008年8月現在）
※ 倒立二輪制御のサンプルSimulinkモデルおよび専用ハーネスは、e-nuvoWHEEL Aパッケージ用です。
※ e-nuvoWHEEL AパッケージをBパッケージに変更することも可能です。その場合は、ご購入時にお申し付けください。また、既にe-nuvoWHEELをお持ちのお客様、またはDS1104をお持ちのお客様は別途お問合せください。
※ DS1104 R&Dコントローラボードは、パソコンのPCIバスに装着するタイプです。ご要望に応じて、パソコン等を含めて導入することも可能です。その場合は、ご購入時にお申し付けください。
※ 本パッケージには、他にThe MathWorks社のMATLAB(R)/Simulink(R)及びReal-Time Workshopが必要になります。また、StateFlowをご使用される場合は、他にStateFlow Coderが必要になります。（サンプルSimulinkモデルでは、StateFlowは使っていません。）　これらThe MathWorks社製の製品をお持ちでない方、または追加の導入をお考えの方は、パッケージに含めて一緒に導入することも可能です。その場合は、ご購入時にお申し付けください。
※ サンプルSimulinkモデルは、以下の環境で動作確認をしております。これ以外のバージョンをお使いのお方は、別途お問合せください。
Real-Time Workshop 6.5 (MATLAB R2006b) 、dSPACE Release6.1

サンプルSimulinkモデルのイメージ

特徴

Ｃ言語によるプログラミングが一切不要

　制御系設計やシミュレーション用に作成したMATLAB/Simulinkのモデルを流用して、直接e-nuvoWHEELが制御できます。また、MATLAB/Simulinkによって制御器や制御ロジックを記述するので行列の演算などCプログラミングではスキルを要する実装が容易にできます。

チューニングが容易

　リアルタイムプロセッサの稼動中（制御している最中）にリアルタイムで、PID制御の各ゲインなどの定数の変更が可能です。これにより、チューニングが容易にできます。学生実験などで、PID制御の挙動を体験するのに最適です。

豊富なカリキュラムコンテンツが付属（使い方マニュアル，古典制御，現代制御）

「簡単dSPACEマニュアル」：
初めてdSPACE製リアルタイム制御ボードを使うユーザの為に、基礎から応用までの使い方マニュアルが付属します。
「古典制御」：
タイヤの角度制御を題材としたPID制御の設計、ステップ応答試験に関する説明書が付属します。また、それらに関するSimulinkモデルも付いてきます。
「現代制御」：
最適制御による制御則は、H8マイコンと同じなのでWHEEL付属のテキストを参照して頂きますが、マイコン用のソースと基本的に同じ動作をするSimulinkモデルが付属します。また、Simulinkモデルの解説書も付いてきます。
その他、本パッケージを使う上で必要となるマニュアルが付属しますのですぐにお使い頂く事が可能です。

活用事例

　この「e-nuvoWHEEL×dSPACEラピッドプロトタイピングパッケージ」の特徴をフルに活用すると、学生実験や研究において高い効果が期待できます。学生実験では，PID制御などの各ゲインをリアルタイムにチューニングしてＰＩＤ制御の動きを体験したたり、ロギングデータを取得してその挙動の考察をすることができます。また、現代制御（最適制御、周波数整形LQG制御）のサンプルSimulinkモデルが付属しますので、これらのモデルをベースに、H∞制御や非線形制御などさらに高度な制御理論の実機確認が可能になります。

学生実験

古典制御
現代制御

研究用

最適制御
周波数整形LQG制御

マニュアル

　各マニュアルの最初の5ページ（10.は全ページ）をPDFでご覧いただけます。

資料

メディア掲載

2008年5月14日
- 倒立二輪ロボットで制御理論をすぐに試せる、dSPACE社とZMPが実習教材を発表（日経BP TechOn）

価格

　本製品の価格はお問合せください。

　本製品には、詳細なインストールマニュアルが付属しますが、ご希望の場合はインストールサービスもおこなっております。この場合，インストールするパソコンをお送り頂くなど調整が必要になります。インストールサービスの価格については別途お問合せください。

車輪型ロボット教材 dSPACE

概要