3T基于模型设计开发机器人紧急制动系统

3T的客户是一家领先的荷兰半导体制造设备生产商，对制动系统有严格的要求。为了防止潜在的灾难性碰撞，控制系统必须在不损害机器人的情况下，在0.5秒内以毫米精度停止机器人。一开始，3T和它的客户都不知道是否有可能设计出满足这些要求的刹车系统。

在洁净室测试和使用真实的机器或原型是昂贵的。此外，在真实硬件上测试刹车系统可能会损坏昂贵的设备。因此，3T工程师需要在初始硬件实施前对制动设计进行验证。他们认识到编写VHDL^®手工编写代码，就像他们在以前的项目中所做的那样，将要求他们在项目后期花费太多的时间在无尘室中进行测试和调试。

3T利用MATLAB、Simulink和HDL Coder™基于模型的设计(Mo金宝appdel-Based Design)设计并实现了SCARA应急制动系统控制器。

半导体制造公司向3T工程团队提供了在Simulink中创建的机器人的机械模型。金宝app

3T团队用另外两个模型补充了这个机械模型:一个是用Simulink创建的基本控制器模型，另一个是用Simscape Electrical™创建的电子模型。金宝app然后，他们模拟了完整的系统模型，并与客户共享了模型和初始仿真结果。这种交流为客户提供了改进机械模型和对控制器提出改进建议的机会。

3T团队在Simulink中继续改进和完善控制器模型，模拟了几十个场景和参数敏感性，直到他们确认了设计的可行性。金宝app

由于大多数fpga最有效地使用控制算法的定点实现，该团队开发了他们的控制器模型的定点表示，使用定点设计器™来指导单词长度和缩放的决策。

然后，该团队使用Simulink中的模型引用，将系统模型中的浮点控制器模型替换为定点版本，并使用仿真验证定点实现。金宝app

他们用HDL编码器从定点控制器模型生成算法VHDL代码。

使用HDL Verifier™，他们将来自FPGA供应商的第三方IP核集成到自己的设计中，并生成了一个测试平台，用于使用Mentor Graphics验证VHDL代码^®ModelSim^®．

在最初的硬件测试之后，该团队对模型进行了改进，运行了额外的模拟以测试修改，并为最终的制动系统重新生成了VHDL代码，该客户目前正在生产中使用该系统。

3T的工程师现在正在使用MINT的基于模型的设计完成类似的项目，该公司的新SoC多接口开发板，用于快速原型和硬件在环测试。

• 洁净室的时间从几周减少到几天。“在基于模型的设计中，我们在开发的早期验证了许多设计，然后生成了无缺陷的VHDL，”van der Meer说。“因此，我们只需要在洁净室呆几天，而不是几周。刹车系统只需要稍微调整一下，因为我们第一次测试时，刹车系统几乎完全正确。”
• 后期需求变更迅速实现。“在最后的测试中，出现了一个新的要求，限制了最大减速，”范德米尔说。“在Si金宝appmulink中，我们找到了一种使用脉冲宽度调制来解决这一需求的方法。金宝appSimulink和HDL Coder使我们能够在几天内实现解决方案，并防止项目走向失败。”
• 复杂的bug在一天内解决。“我们遇到了一个令人讨厌的设计逻辑错误，如果不是几个月，很容易就需要几周的时间来识别和修复，”范德米尔说。“我们通过在MATLAB中分析记录的数据，并在Simulink中重放这些数据，快速诊断出这个问题。金宝app我们在模型中实现了一个修复，重新生成了VHDL，并在第二天准备好了一个更新版本。”