1、概述

交流永磁同步電機控制實驗平臺為交流同步伺服控制系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試，提供半物理驗證環(huán)境，可以對被控對象的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)進行全環(huán)路控制器設(shè)計，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證平臺。

2、平臺應(yīng)用

（1）支持RCP快速原型設(shè)計

實現(xiàn)用戶的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動轉(zhuǎn)換；

（2）平臺應(yīng)用

基于本平臺，用戶可進行伺服驅(qū)動調(diào)制方法研究（SVPWM）、控制算法研究（傳統(tǒng)PI控制、分數(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（最小二乘、相關(guān)辨識等）和自整定技術(shù)研究及其應(yīng)用，以及無位置傳感器控制技術(shù)研究及應(yīng)用等；

（3）適用電機種類

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

（4）硬件資源

平臺集成了實時仿真機（控制原型）、功率驅(qū)動模塊、同步伺服電機對拖平臺；

（5）DSP自動代碼生成

支持Simulink模型轉(zhuǎn)C語言源碼的DSP代碼自動生成功能；

（6）安全性

平臺集成了過壓、過流、剎車制動等硬件保護功能，以及PWM死區(qū)時間設(shè)置錯誤等軟件保護功能，確保用戶設(shè)備安全。

3、實驗內(nèi)容

?  伺服驅(qū)動器配置實驗

?  多功能采集卡接口測試實驗—編碼器采集及轉(zhuǎn)速計算

?  多功能采集卡接口測試實驗—PWM輸出

?  伺服電機開環(huán)控制實驗

?  多功能采集卡接口測試實驗—相電流采集及坐標(biāo)變換

?  SVPWM電壓空間矢量算法驗證實驗

?  伺服電機電流環(huán)PI控制實驗

?  伺服電機速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實驗

?  伺服電機帶載測試實驗

?  基于Simulink模型的DSP28335自動代碼生成

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

4、實驗示例

（1）伺服電機速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實驗

如上圖所示，基于Matlab/Simulink搭建了針對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)過自動編譯后，生成VxWorks系統(tǒng)下可執(zhí)行的實時代碼，再部署到Links-Box實時仿真器中運行。Links-Box替代了伺服控制中的DSP控制板采集電機編碼器和功率模塊的電壓、電流等信號，經(jīng)模型解算后，對三相逆變橋輸出3組互補型PWM控制信號。

（2）伺服電機速度環(huán)和電流環(huán)PI控制實驗

在伺服電機DSP控制板的開發(fā)過程中，交雜著硬件、嵌入式軟件和控制算法的調(diào)試。為簡化設(shè)計流程，可直接將Simulink模型自動生成C語言控制源碼，再由CCS軟件和DSP仿真器將C語言源碼燒寫到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語言來描述算法邏輯部分，這種結(jié)合Simulink的框架結(jié)構(gòu)和M語言的高效性，使得開發(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語言代碼與自動生成的DSP控制源碼對比。

5、選型配置

六、部分用戶

?北京理工大學(xué) ?北京航空航天大學(xué) ?沈陽工業(yè)大學(xué) ?青島大學(xué) ?江南大學(xué) ?泰州學(xué)院 ?濟寧學(xué)院 ?洛陽師范學(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) ?上海新力動力設(shè)備研究所 ?沈陽工程學(xué)院 ?河北大學(xué) ?機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所 ?曲阜師范大學(xué)