"RTPWatch", un outil de développement et d'analyse de processus temps réel

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1 "RTPWatch", un outil de développement et d'analyse de processus temps réel S.Bezençon, M.Ferrini, M.Etique institut d Automatisation industrielle (iai) école d ingénieurs du canton de Vaud (eivd) CH-1400 Yverdon-les-Bains

2 Plan de la présentation Processus temps réel Utilisation de Windows NT 4.0 en temps réel Présentation du logiciel «RTPWatch» Exemples d application Evolution eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 2

3 Les processus temps réel et leur interface utilisateur Logiciel d'analyse et de mise au point Interface utilisateur "RTPWatch" Canal de transmission Algorithme, signaux & paramètres Processus temps réel Routine temps réel DSP, µc, Windows NT 4.0 Driver Monde physique RTPWatch_03.wmf Modification en ligne des paramètres de l algorithme Visualisationen continu des signaux internes Traitement en ligne des signaux obtenus eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 3

4 RTPWatch L interface «RTPWatch» U(s) Σ - G 1 (s) - Σ G 4 (s) G 2 (s) G 5 (s) G 3 (s) Y(s) Organisation en couches : couche application : interface graphique (DLL) couche protocole d application : détermine comment les signaux et les paramètres sont transmis. Fournit les méthodes telles que GetValue(), Start(), SetValue(),SetSyncValue() couche liaison : fournit les méthodes put() et get() à la couche protocole. autres applications Windows NT4.0 Cible temps réel VIs de LabView, panneau C++, etc Processus temps réel Windows NT4.0 DSP Automate,... Processus physique ϕ(t) Protocole Liaison Liaison Protocole Routine temps réel E/S eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 4

5 Outils de base: liste de variables internes, plot, eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 5

6 Panneau d instruments virtuels dédié: implantation sous forme de DLL (C++, Pascal, etc) ϕ (t) R a L a PC-PENTIUM-WINDOWS NT 4.0 u a (t) M i a... e.g. MATLAB SIMULINK Algorithmes, stratégie de commande, signaux & paramètres WINDOWS OLE Interface utilisateur Régulateur Pilote NT Carte d'acquisition RTPWatch DLL MapMemPlus RTPWatch_05.wmf eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 6

7 Panneau d instruments virtuels dédié: implantation avec LabView eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 7

8 Outils divers eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 8

9 Port parallèle RTPWatch Indépendance vis-à-vis de la cible temps réel: EasyDSP PC-PENTIUM WINDOWS NT 4.0 Mesures (courants, position,...)... WINDOWS OLE e.g. MATLAB SIMULINK Interface utilisateur RTPWatch Pilote NT Map- MemPlus Algorithmes, stratégie de commande, signaux & paramètres PWM & A/D Régulateur (carte DSP) 6 3 Etage de puissance Moteur, charge, capteur RTPWatch_06.wmf eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 9

10 Exemple d application no 1: Réponse fréquentielle du dévidoir d une machine à fabriquer des fibres optiques (1/3) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 10

11 Exemple d application no 1: Réponse fréquentielle du dévidoir d une machine à fabriquer des fibres optiques (2/3) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 11

12 Exemple d application no 1: Réponse fréquentielle du dévidoir d une machine à fabriquer des fibres optiques (3/3) 20 Identification de la ré B ] [d n g ai g ré] e [d p hase ω [rad/s ] eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 12

13 Exemple d application no 2: Régulation de la pression du gaz d aide à la découpe laser (1/2) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 13

14 Exemple d application no 2: Régulation de la pression du gaz d aide à la découpe laser (2/2) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 14

15 Exemple d application no 3: Analyse dynamique d une machine de production industrielle (1/3) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 15

16 Exemple d application no 3: Analyse dynamique d une machine de production industrielle (2/3) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 16

17 A(w) [db] RTPWatch Exemple d application no 3: Analyse dynamique d une machine de production industrielle (3/3) -10 Réponses fréquentielle expérimentale et du modèle H(z) φ [deg] ETFE H(e j w h ) f [Hz], (log) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 17

18 cos( θ k ) sin( θ k ) COMMANDE & CONVERTISSEUR RTPWatch Exemple d application no 3 (1/4): Régulation vectorielle numérique d un moteur sans balais u 20 u cm1 u 10 i s2 u s2 consigne de couple T emc 1/K T Î sc i sdc k = 0 i sqc k Σ - Σ - Régulateurs de courants u sd k u sq k k s u sd s u sq s 2 3 u cm2 u cm3 u 20 u 30 u s3 u N u s1 i s1 u 10 i s3 u 30 i sd k s i sd s 3 i sm1 i sm2 i sq k k i sq s 2 i sm3 Au régulateur de position éventuel cos sin position angulaire du rotor f_01_07.eps θ eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 18

19 Exemple d application no 3 (2/4): Régulation vectorielle numérique d un moteur sans balais void regul_i(void) { /*...*/ /*Calcul des cosinus et sinus de l'angle*/ cosinus = cosf(p*(teta_resolver[0])+delta); sinus = sinf(p*(teta_resolver[0])+delta); /*Calcul des courants de phase dans le referentiel biphase fixe (3->2)*/ is_d_s = is_1; is_q_s = (float)inv_rac_3*(2*is_2+is_1); /*Transformation du referentiel fixe en referentiel biphase tournant (s->k)*/ is_d = is_d_s*cosinus + is_q_s*sinus; is_q = -is_d_s*sinus + is_q_s*cosinus; /*Lois de commande des 2 regulateurs de courant*/ /*...*/ /*Transformation du referentiel tournant en referentiel fixe (k->s)*/ us_d_s = us_d [0]*cosinus - us_q [0]*sinus; us_q_s = us_d [0]*sinus + us_q [0]*cosinus; /*Calcul des tensions de phase dans le referentiel triphase fixe (2->3)*/ us_c_1 = us_d_s; us_c_2 = 0.5*(-us_d_s + us_q_s*(float)rac_3); us_c_3 = -us_c_1 - us_c_2; /*Calcul des rapports cycliques*/ /*...*/ eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 19 }

20 Exemple d application no 3 (3/4): Publication des variables et paramètres internes t_var var[] = { var_float(teta_c), var_float(teta), var_float(omega_c), var_float(omega), var_float(kp_teta), var_float(gi_teta), var_float(td_teta), var_float(tem_c), end_var_list }; eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 20

21 i sc1 (t), i s1 (t) T emc (t) RTPWatch Exemple d application no 3 (4/4): Transfert dans MATLAB ω(t) t [s] eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 21

22 Exemple d application no 5 (1/2): Identification de la réponse fréquentielle d un système mécanique T em (t) θ 1 (t) θ 2 (t) RTPWatch_01.wmf eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 22

23 Exemple d application no 5 (2/2): Identification de la réponse fréquentielle d un système mécanique Identification de la réponse fré -60 B ] [d n g ai g ré] e [d ph ase ω [rad/s ] eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 23

24 Télémanipulation de systèmes automatisés Client à distance Client Web Windows 2000 Processus temps réel (RTP) ϕ(t) G 5 (s) - U(s) - Σ G 1 (s) Σ G 2 (s) G 3 (s) Y(s) G 4 (s) autres applications, p.ex. simulateur VIs de LabView, panneau C++, etc Protocole TCP/IP-Link Serveur Web centralisé e-teach Serveur Web Serveur d'expériences Windows 2000 Connection permanente, gestion en ligne des utilisateurs TCP/IP-Link Cible temps réel Windows 2000 DSP Automate Routine temps réel Base de données Protocole Liaison Liaison eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee RTPWatch_07.wmf 24 Canal

25 Développements futurs Nouvelles interfaces utilisateur spécifiques aux applications (toujours en cours!).traitement du signal, etc Commande à distance au travers du réseau IP (en cours) Autres cibles temps réel (API, DSP Texas TMS320F240) Site Web, club RTPWatch? Extension du protocole à plusieurs partenaires Commandes synchrones pour le protocole USB, PCI, Linux eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 25 MATLAB

26 Documentation Répertoire Mots clés: instruments virtuels, rapid protoyping, mise en service, ajustage manuel eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 26

27 Personnes de contact Steve Bezençon, ingénieur Ra&D, Matteo Ferrini, ingénieur Ra&D, Prof. Michel ETIQUE, institut d Automatisation industrielle (iai) école d ingénieurs du canton de Vaud (eivd) Route de Cheseaux 1 CH-1400 Yverdon-les-Bains Téléphone: (024) eivd/iai-institut d'automatisation industrielle/mee 27