1、概述

交流永磁同步電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為交流同步伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)調(diào)試，提供半物理驗(yàn)證環(huán)境，可以對(duì)被控對(duì)象的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)進(jìn)行全環(huán)路控制器設(shè)計(jì)，可以為矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等控制算法研究提供快速驗(yàn)證平臺(tái)。

2、平臺(tái)應(yīng)用

（1）支持RCP快速原型設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；

（2）平臺(tái)應(yīng)用

基于本平臺(tái)，用戶(hù)可進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)制方法研究（SVPWM）、控制算法研究（傳統(tǒng)PI控制、分?jǐn)?shù)階控制、控自抗擾控制、滑模變結(jié)構(gòu)制、反步控制等），參數(shù)辨識(shí)（最小二乘、相關(guān)辨識(shí)等）和自整定技術(shù)研究及其應(yīng)用，以及無(wú)位置傳感器控制技術(shù)研究及應(yīng)用等；

（3）適用電機(jī)種類(lèi)

交流永磁同步電機(jī)PMSM（當(dāng)前配置）、交流異步電機(jī)ASM（可后續(xù)擴(kuò)展）；

（4）硬件資源

平臺(tái)集成了實(shí)時(shí)仿真機(jī)（控制原型）、功率驅(qū)動(dòng)模塊、同步伺服電機(jī)對(duì)拖平臺(tái)；

（5）DSP自動(dòng)代碼生成

支持Simulink模型轉(zhuǎn)C語(yǔ)言源碼的DSP代碼自動(dòng)生成功能；

（6）安全性

平臺(tái)集成了過(guò)壓、過(guò)流、剎車(chē)制動(dòng)等硬件保護(hù)功能，以及PWM死區(qū)時(shí)間設(shè)置錯(cuò)誤等軟件保護(hù)功能，確保用戶(hù)設(shè)備安全。

3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

?  伺服驅(qū)動(dòng)器配置實(shí)驗(yàn)

?  多功能采集卡接口測(cè)試實(shí)驗(yàn)—編碼器采集及轉(zhuǎn)速計(jì)算

?  多功能采集卡接口測(cè)試實(shí)驗(yàn)—PWM輸出

?  伺服電機(jī)開(kāi)環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

?  多功能采集卡接口測(cè)試實(shí)驗(yàn)—相電流采集及坐標(biāo)變換

?  SVPWM電壓空間矢量算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

?  伺服電機(jī)電流環(huán)PI控制實(shí)驗(yàn)

?  伺服電機(jī)速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實(shí)驗(yàn)

?  伺服電機(jī)帶載測(cè)試實(shí)驗(yàn)

?  基于Simulink模型的DSP28335自動(dòng)代碼生成

?  高級(jí)算法試驗(yàn)：滑膜變結(jié)構(gòu)控制，自抗擾控制，模糊PID控制，無(wú)速度傳感器控制。

4、實(shí)驗(yàn)示例

（1）伺服電機(jī)速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實(shí)驗(yàn)

如上圖所示，基于Matlab/Simulink搭建了針對(duì)PMSM的SVPWM控制系統(tǒng)模型，該模型包括編碼器采集和轉(zhuǎn)速計(jì)算、雙環(huán)PI調(diào)節(jié)器、Park和Clarke坐標(biāo)變換、相電流采集，以及帶死區(qū)設(shè)置的PWM輸出等。

該模型經(jīng)過(guò)自動(dòng)編譯后，生成VxWorks系統(tǒng)下可執(zhí)行的實(shí)時(shí)代碼，再部署到Links-Box實(shí)時(shí)仿真器中運(yùn)行。Links-Box替代了伺服控制中的DSP控制板采集電機(jī)編碼器和功率模塊的電壓、電流等信號(hào)，經(jīng)模型解算后，對(duì)三相逆變橋輸出3組互補(bǔ)型PWM控制信號(hào)。

（2）伺服電機(jī)速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實(shí)驗(yàn)

在伺服電機(jī)DSP控制板的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，交雜著硬件、嵌入式軟件和控制算法的調(diào)試。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，可直接將Simulink模型自動(dòng)生成C語(yǔ)言控制源碼，再由CCS軟件和DSP仿真器將C語(yǔ)言源碼燒寫(xiě)到DSP板卡中執(zhí)行。

如上圖所示的模型中，搭建了伺服控制的閉環(huán)控制回路（電流環(huán)和速度環(huán)），實(shí)現(xiàn)交流伺服調(diào)速功能。模型主要包括DSP28335的DIO、ePWM、外部AD采集（相電流和直流母線電壓）、eQEP（增量式光電編碼器采集）等接口。

在Simulink控制模型中，除了使用基礎(chǔ)模塊外，還可以直接使用M語(yǔ)言來(lái)描述算法邏輯部分，這種結(jié)合Simulink的框架結(jié)構(gòu)和M語(yǔ)言的高效性，使得開(kāi)發(fā)效率優(yōu)。下圖以SVPWM波形發(fā)生器為例，展示了仿真用的M語(yǔ)言代碼與自動(dòng)生成的DSP控制源碼對(duì)比。

5、選型配置

六、部分用戶(hù)

?北京理工大學(xué) ?北京航空航天大學(xué) ?沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) ?青島大學(xué) ?江南大學(xué) ?泰州學(xué)院 ?濟(jì)寧學(xué)院 ?洛陽(yáng)師范學(xué)院 ?河南理工大學(xué) ?山東科技大學(xué) ?江蘇科技大學(xué) ?上海理工大學(xué) ?上海新力動(dòng)力設(shè)備研究所 ?沈陽(yáng)工程學(xué)院 ?河北大學(xué) ?機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所 ?曲阜師范大學(xué)