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    在半实物仿真系统中，由于实物的引入，需要模拟这些部件的真实工作环境和激励信号，还需要以一些专用的物理仿真模型加以实现。半实物仿真作为替代真实环境或设备的一种典型方法,既提高了仿真的逼真性，又解决了以前存在于系统中的许多复杂建模难题，因此半实物仿真成了主要的发展方向。另外，在开发的初期阶段，需要快速地建立控制对象原型及控制器模型，并对整个控制系统进行多次离线的及在线的试验来验证控制系统软、硬件方案的可行性，这个过程称之为快速控制（RCP）。dSPACE 实时仿真系统为半实物仿真和RCP 的应用提供了一个协调统一的一体化解决途径。dSPACE 是基于MATLAB/Simulink 的控制系统开发及测试的工作平台，实现了和MATLAB/Simulink的无缝连接。dSPACE实时系统拥有高速计算能力的硬件系统，还拥有方便易用的实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。
1 dSPACE 简介
    dSPACE 实时仿真系统是由德国dSPACE 公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的无缝连接。dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。
    dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE实时系统与MATLAB/Simulink纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从Simulink模型到dSPACE 实时硬件代码的自动下载。另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB以及实时动画软件RealMotion等。dSPACE实时仿真系统的结构如图3所示。

图1 dSPACE半实物仿真系统框图

    dSPACE实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：
    组合性强。使用标准组件系统，可以对系统进行多种组合。
    过渡性好，易于掌握使用。与MATLAB/Simulink无缝连接，方便地从非实时分析设计过渡到实时分析设计。
    快速性好。用户可以在几分钟内完成模型/参数的修改、代码的生成及下载等工作，大大节省了时间和费用。
    实时性好。一旦代码下载到实时系统，将独立运行，不会产生对试验过程的中断。
    可靠性高。dSPACE 系统软硬件均为精心设计、制造和调试的，无兼容性问题，可以信赖。
    灵活性强。允许用户在单板/多板系统、单处理器/多处理器系统、自动生成代码/手工编制代码进行选择，适应各方面的应用需求。
    基于PC 机、WINDOWS 操作系统，其代码生成及下载软件、试验工具软件都基于WINDOWS 操作系统，硬件接口采用标准总线，方便掌握使用。
2 dSPACE 软件环境介绍
2.1代码的生成及下载软件
    描述控制系统的C代码可以由Simulink方框图自动生成并下载到实时系统硬件中，这项工作主要由MATLAB/RTW与dSPACE系统中的RTI 来完成。RTI 的使用方法就是用图形方式从dSPACE的RTI库中选定相应的I/O模型，将其拖放到用Simulink搭建的系统模型方框图中，并指定I/O参数以完成对它的选定，选定后，只要用鼠标点击一下对话框中的Build命令，RTI就会自动编译、下载并启动实时模型。另外，RTI还根据信号和参数产生一个变量文件，可以用dSPACE的试验工具软件如ControlDesk来进行变量的访问。当仿真系统比较复杂时，就需要RTI-MP的帮助以完成多处理器系统的设计并建立多处理器网络结构。
2.2 测试软件
    dSPACE 提供的测试软件主要有：ControlDesk 综合实验环境、MLIB/MTRACE 实现自动试验及参数调整软件。
    （1） ControlDesk
    ControlDesk 是dSPACE 公司开发的新一代综合试验和测试软件工具，提供对试验过程的综合管理，它可实现的功能包括：
    对实时硬件的可视化管理
    用户虚拟仪表的建立
    变量的可视化管理
    参数的可视化管理
    试验过程的自动化
    （2） MLIB/MTRACE
    利用 MLIB和MTRACE，可以大大增强dSPACE实时系统的自动试验能力。使用这两个库可以在不中断试验的情况下从MATLAB直接访问dSPACE板上运行的应用程序中的变量。甚至无需知道变量的地址，有变量名就足够了。这样就可以利用MATLAB的数字计算及图形能力进行顺序自动测试、数据记录和控制参数的优化。
    MLIB和MTRACE联合使用可组成一个完美的整体。有MATLAB强大的计算能力做支持，可以自动执行所能想到的任何试验。比如控制器的优化：用MTRACE记录数据，然后将数据传送给MATLAB，MATLAB自动计算出新的控制器参数，并通过MLIB送回处理器板或控制板。
    总之，dSPACE是进行基于Simulink模型半实物仿真和实时控制的首选工具，利用以上软件工具可以完成从系统建模、分析、离线仿真到实时仿真的全过程如图4所示。

图2 利用dSPACE实时仿真过程