當(dāng)前位置：基于模型的設(shè)計(jì)簡化嵌入式電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)
本文描述了圍繞基于ARM的嵌入式電機(jī)控制處理器構(gòu)建的基于模型設(shè)計(jì)(MBD)平臺的詳細(xì)情況。 隨后，本文提供最初部署的基本永磁同步電機(jī)(PMSM)控制算法示例，并介紹了方便的功能擴(kuò)展，以包含自動化系統(tǒng)的多軸位置控制。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/306584.htm長期以來，系統(tǒng)和電路建模一直是電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方面。 采用MBD方法后，電氣、機(jī)械和系統(tǒng)級模型用于在構(gòu)建和測試物理硬件前評估設(shè)計(jì)概念。 MathWorks最新的仿真工具可以對完整的嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括電氣電路和機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域。 同時，嵌入式編碼工具從控制系統(tǒng)模型生成C語言代碼，將控制算法部署在嵌入式控制平臺上。
這些工具實(shí)現(xiàn)了基于模型的設(shè)計(jì)過程，人們可以在最終硬件測試前先在仿真平臺上進(jìn)行設(shè)計(jì)并完全測試。 成功構(gòu)建MBD平臺的關(guān)鍵是分隔系統(tǒng)模型和嵌入式軟件代碼。 一旦MBD平臺使用已知算法和系統(tǒng)進(jìn)行測試后，便可開發(fā)新算法，并在仿真平臺上以系統(tǒng)工作極限安全地測試。
完整的設(shè)計(jì)流程
MBD經(jīng)過數(shù)十年的探討，直到最近幾年才發(fā)展為從模型創(chuàng)建到完整實(shí)現(xiàn)的完整設(shè)計(jì)流程。 MBD是解決設(shè)計(jì)復(fù)雜嵌入式控制系統(tǒng)相關(guān)問題的數(shù)學(xué)和可視化方法。
設(shè)計(jì)師無需使用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和大量軟件代碼，通過連續(xù)時間和離散時間構(gòu)建模塊，就可以使用MBD定義具有高級功能特性的各種模型。 這些與仿真工具一同使用的模型能夠縮短原型設(shè)計(jì)、軟件測試和硬件在環(huán)(HIL)仿真的時間。
通過仿真，我們能夠立即發(fā)現(xiàn)各種規(guī)范差異和模型誤差，不會等到設(shè)計(jì)周期的后續(xù)環(huán)節(jié)才發(fā)現(xiàn)。 為了優(yōu)化整體代碼生成過程，可以加入自動代碼生成來減少任何手動部署步驟，并進(jìn)一步有助于縮短整體產(chǎn)品上市時間。 總而言之，MBD方法使設(shè)計(jì)師能夠從更多經(jīng)典設(shè)計(jì)方案開始擴(kuò)展，以可控方式直接從模型創(chuàng)建轉(zhuǎn)到仿真、代碼生成和HIL測試，無需重新設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)就可對系統(tǒng)行為作出遞增改變。
本文中的實(shí)驗(yàn)性設(shè)置基于交流饋入閉合電機(jī)控制系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)表示一個功能完整的PMSM市電輸入電機(jī)驅(qū)動，具有功率因數(shù)校正、完全控制、通信信號隔離和光學(xué)編碼器反饋功能。 該系統(tǒng)的核心是一個ARM Cortex?-M4混合信號控制處理器，即ADI的ADSP-CM408。 它通過搭配IAR和MathWorks公司的工具，實(shí)現(xiàn)完整的MBD平臺部署。
交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)建模
目標(biāo)驅(qū)動系統(tǒng)是帶有編碼器位置反饋的PMSM，連接三相交流電源逆變器，帶有隔離式相位電流反饋。 驅(qū)動控制算法部署在混合信號專用信號處理器(ASSP)，包含外設(shè)，可捕獲電機(jī)反饋信號并控制