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的開發調試，提供半物理驗證環境，可以對被控對象的電流環、速度環、位置環進行全環路控制器設計，可以為矢量控制、直接轉矩控制等控制算法研究提供快速驗證平臺。

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的開發調試，提供半物理驗證環境，可以對被控對象的電流環、速度環、位置環進行全環路控制器設計，可以為矢量控制、直接轉矩控制等控制算法研究提供快速驗證平臺。

2、平臺應用

（1）支持RCP快速原型設計

實現用戶的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動轉換；

（2）平臺應用

基于本平臺，用戶可進行伺服驅動調制方法研究（SVPWM）、控制算法研究（傳統PI控制、分數階控制、控自抗擾控制、滑模變結構制、反步控制等），參數辨識（最小二乘、相關辨識等）和自整定技術研究及其應用，以及無位置傳感器控制技術研究及應用等；

（3）適用電機種類

交流永磁同步電機PMSM（當前配置）、交流異步電機ASM（可后續擴展）；

（4）硬件資源

平臺集成了實時仿真機（控制原型）、功率驅動模塊、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死區時間設置錯誤等軟件保護功能，確保用戶設備安全。

3、實驗內容

?  伺服驅動器配置實驗

?  多功能采集卡接口測試實驗—編碼器采集及轉速計算

?  多功能采集卡接口測試實驗—PWM輸出

?  伺服電機開環控制實驗

?  多功能采集卡接口測試實驗—相電流采集及坐標變換

?  SVPWM電壓空間矢量算法驗證實驗

?  伺服電機電流環PI控制實驗

?  伺服電機速度環和電流環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：滑膜變結構控制，自抗擾控制，模糊PID控制，無速度傳感器控制。

4、實驗示例

（1）伺服電機速度環和電流環PI控制實驗

如上圖所示，基于Matlab/Simulink搭建了針對PMSM的SVPWM控制系統模型，該模型包括編碼器采集和轉速計算、雙環PI調節器、Park和Clarke坐標變換、相電流采集，以及帶死區設置的PWM輸出等。

該模型經過自動編譯后，生成VxWorks系統下可執行的實時代碼，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）伺服電機速度環和電流環PI控制實驗

在伺服電機DSP控制板的開發過程中，交雜著硬件、嵌入式軟件和控制算法的調試。為簡化設計流程，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板卡中執行。

如上圖所示的模型中，搭建了伺服控制的閉環控制回路（電流環和速度環），實現交流伺服調速功能。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，這種結合Simulink的框架結構和M語言的高效性，使得開發效率優。下圖以SVPWM波形發生器為例，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 ?北京航空航天大學 ?沈陽工業大學 ?青島大學 ?江南大學 ?泰州學院 ?濟寧學院 ?洛陽師范學院 ?河南理工大學 ?山東科技大學 ?江蘇科技大學 ?上海理工大學 ?上海新力動力設備研究所 ?沈陽工程學院 ?河北大學 ?機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所 ?曲阜師范大學