Performance-Problem durch S-Function in Simulink!

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Verfasst am: 18.02.2019, 08:31 Titel: Performance-Problem durch S-Function in Simulink!

Guten Morgen euch allen!

Ich stehe aktuell vor folgendem Problem: Ich verwende MATLAB / Simulink (R2018b Update 2) und einen Arduino Due, auf welchem ich meine Steuerung (und später meine Regelung) für mein mechatronisches System laufen lassen möchte.

Aktuell steuere ich vier Schrittmotoren über vier Schrittmotor-Treiber (mit je einem Step-, Direction-, Mode und Digital-Current-Eingang), lese vier inkrementelle Encoder (mit A- und B-Phase) ein und habe zusätzlich noch zwei Taster in Verwendung. Diese werden alle direkt über das Simulink Modell angesteuert und eingelesen. Die Sample-Time, bei der das System noch einwandfrei läuft, beträgt dabei 200µs (Solver: discrete). Ich würde die Sample-Time natürlich auch sehr gerne noch weiter runter setzen, damit ich höhere Drehzahlen erzeugen kann (Rechtecksignal mit kleinerer Periodendauer -> siehe Bild: Rechtecksignal) und diese auch noch sicher über die Encoder einlesen kann (eingebunden über vier MATLAB-Functions -> siehe folgender Code und Bild: Encoder). Jedoch wird das System sehr langsam, sobald ich Ts noch kleiner mache. Im External-Mode sowie mit generiertem Code auf dem Due.

Code:

function [counter, mm] = EncoderLinearachse(CA,CB,PA,PB,Pcounter)

if CA ~= PA
if CB ~= CA
counter = Pcounter - 1;
elseif CB == CA
counter = Pcounter + 1;
else
counter = Pcounter;
end
elseif CB ~= PB
if CA ~= CB
counter = Pcounter + 1;
elseif CA == CB
counter = Pcounter - 1;
else
counter = Pcounter;
end
else
counter = Pcounter;
end

mm = fix(2.5*counter)/1000;

end

Funktion ohne Link?

Jetzt kommt aber das eigentliche Problem: über zwei S-Functions habe ich einen Wägezellenverstärker (HX711) und vier Temperatursensoren (DS18B20) in meinem Simulink Modell implementiert. Betreibe ich jeweils eine der S-Functions in einem separaten Modell, gibt es keinerlei Verzögerungen. Wird jedoch nur eine S-Function in mein Gesamtmodell eingefügt, wird das System extrem langsam oder die Sensoren werden erst gar nicht mehr ausgelesen.

Die S-Functions sehen wie folgt aus:

HX711:

Language: C++
Number of discrete states:1
Sample mode: Discrete
Sample-time value: 0.1

Code:

%Libraries (Includes):

#include <math.h>
#ifndef MATLAB_MEX_FILE
#include <Arduino.h>
#define ARDUINO 100
#include "HX711.h"
#include "HX711.cpp"

HX711 scale;

#endif

%Outputs:

if(xD[0] == 1)
{
#ifndef MATLAB_MEX_FILE

measured_force[0] = scale.get_units();

#endif
}

%Update:

if(xD[0] != 1)
{
#ifndef MATLAB_MEX_FILE

scale.begin(39, 41); // HX711.DOUT - pin #39, HX711.PD_SCK - pin #41

scale.set_scale(calibration_factor[0]); // this value is obtained by calibrating the scale with known weights; see the README for details
scale.tare(); // reset the scale to 0

#endif

xD[0] = 1; //done with initialization
}

Funktion ohne Link?

DS18B20:

Language: C++
Number of discrete states:1
Sample mode: Discrete
Sample-time value: 1

Code:

%Libraries:

#include <math.h>
#ifndef MATLAB_MEX_FILE
#include <Arduino.h>
#define ARDUINO 100
#include "OneWire.h"
#include "OneWire.cpp"
#include "DallasTemperature.h"
#include "DallasTemperature.cpp"

#define ONE_WIRE_BUS_1 35
#define ONE_WIRE_BUS_2 37
#define ONE_WIRE_BUS_3 36
#define ONE_WIRE_BUS_4 34

OneWire oneWire_1(ONE_WIRE_BUS_1);
OneWire oneWire_2(ONE_WIRE_BUS_2);
OneWire oneWire_3(ONE_WIRE_BUS_3);
OneWire oneWire_4(ONE_WIRE_BUS_4);

DallasTemperature TempSens1(&oneWire_1);
DallasTemperature TempSens2(&oneWire_2);
DallasTemperature TempSens3(&oneWire_3);
DallasTemperature TempSens4(&oneWire_4);

#endif

%Outputs:

if(xD[0] == 1)
{
#ifndef MATLAB_MEX_FILE

TempSens1.requestTemperatures();
TempSens2.requestTemperatures();
TempSens3.requestTemperatures();
TempSens4.requestTemperatures();

measured_temperature_M1L[0] = TempSens1.getTempCByIndex(0);
measured_temperature_M1D[0] = TempSens2.getTempCByIndex(0);
measured_temperature_M2L[0] = TempSens3.getTempCByIndex(0);
measured_temperature_M2D[0] = TempSens4.getTempCByIndex(0);

#endif
}

%Update:

if(xD[0] != 1)
{
#ifndef MATLAB_MEX_FILE

TempSens1.begin();
TempSens2.begin();
TempSens3.begin();
TempSens4.begin();

#endif

xD[0] = 1; //done with initialization
}

Funktion ohne Link?

Habt ihr die Lösung bzw. einen Tipp für mich, um die Sample-Time möglichst niedrig zu halten und trotzdem mein Programm inkl. den S-Functions ohne Verzögerungen lauffähig zu machen?

Vielen Dank schon Mal!

Encoder.JPG

Beschreibung:

Einbinden der vier MATLAB-Functions

Download

Dateiname:

Encoder.JPG

Dateigröße:

50.05 KB

Heruntergeladen:

486 mal

Rechtecksignal.JPG

Beschreibung:

Erzeugung des Rechtecksignals

Download

Dateiname:

Rechtecksignal.JPG

Dateigröße:

57.31 KB

Heruntergeladen:

427 mal


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