Speed Measurement

根据转子的角位置计算转速

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库:
Motor Control Blockset / Sensor Decoders
Motor Control Blockset HDL Support / Sensor Decoders

描述

Speed Measurement 模块通过计算角位置相对于时间的变化，根据转子的角位置计算角速度。

示例

使用转速传感器实现感应电机的磁场定向控制

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相 AC 感应电机 (ACIM) 的转速。FOC 算法需要转子转速反馈，在此示例中通过使用正交编码器获得此反馈。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

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PMSM 的弱磁控制（使用 MTPA）

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相永磁同步电机 (PMSM) 的转矩和转速。FOC 算法需要转子位置反馈，该反馈通过正交编码器获得。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

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使用霍尔传感器的 PMSM 的磁场定向控制

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相永磁同步电机 (PMSM) 的转速。FOC 算法需要转子位置反馈，通过使用霍尔传感器获得该反馈。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

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使用正交编码器的 PMSM 磁场定向控制

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相永磁同步电机 (PMSM) 的转速。FOC 算法需要转子位置反馈，该反馈通过正交编码器获得。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

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端口

输入

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θ — 转子的角位置
标量

以弧度、度或标幺指定的转子角位置。

数据类型: single | double | fixed point

Ts — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行
标量

每两个连续的模块执行实例之间的固定时间间隔（以秒为单位）。

依赖关系

要启用此端口，请选择高级选项 > 使用输入端口设置离散步长参数。

数据类型: single | double | fixed point

输出

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⍵ — 转子角速度
标量

模块根据角位置输入计算的角速度。

数据类型: single | double | fixed point

参数

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位置单位 — 角位置的单位
弧度 (默认) | 度 | 标幺

角位置 θ 的单位。

位置换算数据类型 — 映射输入位置的范围
uint32 (默认) | uint16 | uint64

用于在内部映射输入位置以适应无符号整数数据类型的范围。例如，对于 uint32 数据类型，该模块在 (0 - 2π) 到 (0 - (2³²-1)) 的范围内缩放输入。

转速计算准则 — 转速计算的方法
最大应用转速 (默认) | 转速分辨率 | 转速计算的时间间隔

模块中使用的转速计算方法。所选方法用于确定该模块可以测量的转子转速范围。

这些参数根据转速计算准则参数更改值：

参数名称	最大应用转速	转速分辨率	转速计算的时间间隔
转速计算的延迟(采样数)	`299`	`28`	`28`
最大可测量转速(RPM)	`1000`	`10344.8276`	`10713.2857`
可测量转速分辨率(RPM)	`4.6566e-07`	`4.9892e-06`	`4.9892e-06`

离散步长(秒) — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行
`100e-6` (默认) | 标量

每两个连续的模块执行实例之间的固定时间间隔（以秒为单位）。

这些参数根据离散步长(秒) 参数值更改值：

转速计算的延迟(采样数)
最大可测量转速(RPM)
可测量转速分辨率(RPM)

依赖关系

要启用此参数，请清除高级选项 > 使用输入端口设置离散步长参数。

最大应用转速(RPM) — 最大可测量转子转速
`1000` (默认) | 标量

该模块可以测量的最大转子转速（以转数/分钟为单位）。

以下参数根据最大应用转速(RPM) 参数值更改值：

转速计算的延迟(采样数)
最大可测量转速(RPM)
可测量转速分辨率(RPM)

依赖关系

要启用此参数，请将转速计算准则设置为最大应用转速。

转速分辨率(RPM) — 最小可探测转速
`5e-6` (默认) | 标量

在该模块可以检测到的单位时间内 θ 输入变化的最小值。

这些参数根据转速分辨率(RPM) 参数值更改值：

转速计算的延迟(采样数)
最大可测量转速(RPM)
可测量转速分辨率(RPM)

依赖关系

要启用此参数，请将转速计算准则设置为转速分辨率。

转速计算的延迟(采样数) — 测量的角位置采样数
`299` 或 `28` (默认) | 标量

模块测量的角位置输入的采样数，用于计算平均位置值。

以下参数根据转速计算的延迟(采样数) 参数值更改值：

最大可测量转速(RPM)
可测量转速分辨率(RPM)

注意

转速计算的延迟(采样数) 参数的最大限制设置为 2^30（或 1073741824）。此限制会影响最大可测量转速(RPM) 和可测量转速分辨率(RPM) 参数的值，它们可能并不总是与所需值匹配。

依赖关系

要启用此参数，请将转速计算准则设置为转速计算的时间间隔。

最大可测量转速(RPM) — 最大可测量转速
`1000` 或 `10344.8276` 或 `10713.2857` (默认) | 标量

该模块可以测量的绝对最大转速。

此参数不可配置，它使用的值是使用其他参数内部计算获得的。

可测量转速分辨率(RPM) — 用于转速计算的最小转速分辨率
`4.6566e-07` 或 `4.9892e-06` (默认) | 标量

模块用于转速计算的最小转速分辨率。它始终小于或等于转速分辨率(RPM)。

此参数不可配置，它使用的值是使用其他参数内部计算获得的。

转速单位 — 角速度输出的单位
RPM (默认) | 度/秒 | 弧度/秒 | 基于最大可测量转速的标幺 | 基于对话框的标幺

角速度输出的单位。

标幺转速(RPM) — 以标幺为单位计算的转速 (RPM)
`1000` (默认)

指定以标幺为单位计算的转速 (RPM)。

依赖关系

仅当为转速单位选择基于对话框的标幺时，此参数才会出现。

转速数据类型 — 角速度输出的数据类型
单精度 (默认) | 双精度 | 定点

角速度输出 ⍵ 的数据类型。

注意

Speed Measurement 模块可能偶尔会显示警告消息 'Wrap on overflow detected'。

使用输入端口设置离散步长 — 通过输入端口指定采样步长
`off` (默认) | `on`

如果您想使用输入端口指定采用步长，请选择此参数。

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成
使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

HDL Coder™ 提供了影响 HDL 实现和综合逻辑的额外配置选项。

HDL 架构

此模块具有单一默认 HDL 架构。

HDL 模块属性


ConstrainedOutputPipeline	要通过移动设计中的现有延迟来放置在输出端的寄存器的数量。分布式流水线不会重新分布这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder)。
InputPipeline	要在生成的代码中插入的输入流水线阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 InputPipeline (HDL Coder)。
OutputPipeline	要在生成的代码中插入的输出流水线阶段数。分布式流水线和受限输出流水线可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关更多详细信息，请参阅 OutputPipeline (HDL Coder)。
SharingFactor	要映射到单个共享资源的功能等效的资源数量。默认值为 0。另请参阅Resource Sharing (HDL Coder)。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

在 R2020a 中推出

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R2025a: 增加了新的输入端口和模块参数

“模块参数”对话框现在包含使用输入端口设置离散步长参数，以便您从单独的输入端口采样时间指定离散步长。

另请参阅

Speed Measurement

描述

示例

使用转速传感器实现感应电机的磁场定向控制

PMSM 的弱磁控制（使用 MTPA）

使用霍尔传感器的 PMSM 的磁场定向控制

使用正交编码器的 PMSM 磁场定向控制

端口

输入

θ — 转子的角位置 标量

Ts — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行 标量

依赖关系

输出

⍵ — 转子角速度 标量

参数

位置单位 — 角位置的单位 弧度 (默认) | 度 | 标幺

位置换算数据类型 — 映射输入位置的范围 uint32 (默认) | uint16 | uint64

转速计算准则 — 转速计算的方法 最大应用转速 (默认) | 转速分辨率 | 转速计算的时间间隔

离散步长(秒) — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行 100e-6 (默认) | 标量

依赖关系

最大应用转速(RPM) — 最大可测量转子转速 1000 (默认) | 标量

依赖关系

转速分辨率(RPM) — 最小可探测转速 5e-6 (默认) | 标量

依赖关系

转速计算的延迟(采样数) — 测量的角位置采样数 299 或 28 (默认) | 标量

依赖关系

最大可测量转速(RPM) — 最大可测量转速 1000 或 10344.8276 或 10713.2857 (默认) | 标量

可测量转速分辨率(RPM) — 用于转速计算的最小转速分辨率 4.6566e-07 或 4.9892e-06 (默认) | 标量

转速单位 — 角速度输出的单位 RPM (默认) | 度/秒 | 弧度/秒 | 基于最大可测量转速的标幺 | 基于对话框的标幺

标幺转速(RPM) — 以标幺为单位计算的转速 (RPM) 1000 (默认)

依赖关系

转速数据类型 — 角速度输出的数据类型 单精度 (默认) | 双精度 | 定点

使用输入端口设置离散步长 — 通过输入端口指定采样步长 off (默认) | on

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成 使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

定点转换 使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

R2025a: 增加了新的输入端口和模块参数

另请参阅

主题

θ — 转子的角位置
标量

Ts — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行
标量

⍵ — 转子角速度
标量

位置单位 — 角位置的单位
弧度 (默认) | 度 | 标幺

位置换算数据类型 — 映射输入位置的范围
uint32 (默认) | uint16 | uint64

转速计算准则 — 转速计算的方法
最大应用转速 (默认) | 转速分辨率 | 转速计算的时间间隔

离散步长(秒) — 采样时间，在此采样时间过后模块将再次执行
`100e-6` (默认) | 标量

最大应用转速(RPM) — 最大可测量转子转速
`1000` (默认) | 标量

转速分辨率(RPM) — 最小可探测转速
`5e-6` (默认) | 标量

转速计算的延迟(采样数) — 测量的角位置采样数
`299` 或 `28` (默认) | 标量

最大可测量转速(RPM) — 最大可测量转速
`1000` 或 `10344.8276` 或 `10713.2857` (默认) | 标量

可测量转速分辨率(RPM) — 用于转速计算的最小转速分辨率
`4.6566e-07` 或 `4.9892e-06` (默认) | 标量

转速单位 — 角速度输出的单位
RPM (默认) | 度/秒 | 弧度/秒 | 基于最大可测量转速的标幺 | 基于对话框的标幺

标幺转速(RPM) — 以标幺为单位计算的转速 (RPM)
`1000` (默认)

转速数据类型 — 角速度输出的数据类型
单精度 (默认) | 双精度 | 定点

使用输入端口设置离散步长 — 通过输入端口指定采样步长
`off` (默认) | `on`

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成
使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。