Motor Control Blockset

设计和实现电机控制算法

 

 Motor Control Blockset™ 提供一系列参考示例和模块,帮助您开发无刷电机的磁场定向控制算法。这些示例介绍如何配置控制器模型,针对各种目标微控制器生成紧凑且快速的 C 代码(需要 Embedded Coder®)。您还可以使用参考示例,为特定的电机控制套件生成算法 C 代码和驱动程序代码。

该模块组包括帕克和克拉克变换、滑动模式和磁通观测器、空间矢量发生器和用于创建转速和转矩控制器的其他组件。您可以根据指定的带宽和相位裕度为电流和速度回路自动调节控制器增益(需要 Simulink Control Design™)。

该模块组提供了用于直接从硬件收集数据和计算电机参数的工具,让您能够创建精确的电机模型。您可以使用参数化电机模型,在闭环仿真中测试您的控制算法。

快速入门:

参考示例

基于完整的示例模型快速开始电机控制设计。

仿真和代码生成

从完整的参考示例起步,设计并实现表贴式和内置式永磁同步电机 (PMSM) 的磁场定向控制算法。使用这些示例模型在闭环仿真中测试和验证您的算法设计,并重用这些模型以生成和部署嵌入式代码。

电机控制套件

使用参考示例迅速生成紧凑且快速的 C 代码,在支持的电机控制硬件套件上实现电机控制算法。直接基于 Simulink 模型自动构建应用程序并部署到您的目标微处理器,以在电机硬件上测试算法。在主机上与这些目标应用程序建立通信并进行控制。

电机控制算法

使用针对代码生成进行优化的模块设计电机控制算法。

磁场定向控制

使用帕克、克拉克、PI 控制器、空间矢量发生器、最大转矩电流比 (MTPA) 和弱磁模块,在 Simulink 中创建磁场定向控制算法。

使用 Motor Control Blockset 模块实现磁场定向控制算法。

代码生成

生成快速且紧凑的浮点或定点代码,以在嵌入式微处理器上实现(需要 Embedded Coder)。通过实时执行性能分析评估电流回路性能。

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生成代码以实现滑动模式观测器。

快速建立控制系统原型

使用 Simulink Real-Time 和 Speedgoat 电动机控制套件实时测试控制算法。该套件包含一整套软件/硬件包,可基于 Motor Control Blockset 开发无刷直流电机控制算法,并使用模拟和数字 I/O 在 Speedgoat 实时目标硬件上运行和测试。

Speedgoat 电动机控制套件。

传感器解码器和观测器

实现有传感器和无传感器的电机控制算法。

传感器解码器

使用参考示例校准霍尔传感器和正交编码器的偏移。然后使用传感器解码器模块,处理来自霍尔传感器、正交编码器和解析器的信号,计算转子位置和速度。

Motor Control Blockset 中的传感器解码器库。

观测器

使用 Sliding Mode Observer 和 Flux Observer 模块实现无传感器的磁场定向控制。使用这些模块,根据测得的电压和电流计算 PMSM 转子的电气位置和机械转速,估算磁通量和机械转矩。在仿真中调节观测器参数并验证观测器操作,而后生成嵌入式代码。

使用 Sliding Mode Observer 模块估计位置和速度。

控制器自动调节

自动调节电流和速度回路增益。

初始控制器调节

根据电机和逆变器参数自动计算速度和电流回路的初始 PI 控制器增益。软件提供的脚本能够计算和绘制电流回路的根轨迹图、波特图和阶跃响应,从而帮助您在时域和频域中分析电流回路动态(需要 Control System Toolbox)。

在电机硬件上测试计算的控制器增益。

磁场定向控制自动调节器

使用 Field-Oriented Control Autotuner 模块调节磁场定向控制器的速度和电流回路增益,使每个回路达到指定的带宽和相位裕度(需要 Simulink Control Design)。在仿真中针对被控对象模型调节增益。您还可以使用 Speedgoat 目标计算机针对电机驱动硬件实时调节增益(需要 Simulink Real-Time)。

电机参数估算

自动识别电机参数。

预置的仪表化测试

软件提供的参考示例在您的电机上运行预定义的测试,从而帮助您识别电机的定子电阻、d 轴和 q 轴电感、反电动势常数、惯性和摩擦常数。

参数估算仪表板

从主机上的 Simulink 模型启动和控制参数估算。保存估算的值,以对电机模型进行参数化并计算控制器增益。

参数估算仪表板。

电机模型

对线性平均值电机和逆变器动力学建模。

电机和逆变器模型

使用可以实现线性集总参数电机模型的模块,对您的表贴式和内置式 PMSM 进行建模和仿真。使用通过仪表化测试确定的值来参数化这些模型。将您的控制器模型与电机模型以及软件提供的平均值逆变器模型相结合,进行快速闭环仿真。

对 PMSM和逆变器建模。

使用 Simscape Electrical 进行保真度更高的建模

使用 Simscape Electrical™ 对非线性电机动力学以及逆变器中的理想或详细开关进行建模和仿真。基于融合了非线性与开关效应的仿真,在这些高保真电机和逆变器模型上测试您的磁场定向控制算法。

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使用 Simscape Electrical 建立逆变器开关动力学模型。

最新特性

电机控制算法

使用帕克、克拉克、空间矢量发生器、弱磁等模块设计磁场定向控制

参考示例

仿真磁场定向控制并生成紧凑且快速的 C 代码,以在微控制器上实现(需要 Embedded Coder®

参考示例

使用多个电机控制硬件套件来旋转电机

传感器解码器和无传感器估计器

实现有传感器和无传感器的电机控制

控制器自动调节

自动调节电流和速度回路(需要 Simulink Control Design)

电机参数估算

在电机硬件上通过实验识别电机参数

电机模型

使用线性表贴式和内置式永磁同步电机 (PMSM) 模型在闭环仿真中验证控制算法

关于这些特性和相应函数的详细信息,请参阅发行说明