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運動控制模型仿真實驗平臺(YXMCP-ATCA-150)
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運動控制模型仿真實驗平臺(YXMCP-ATCA-150)

運動控制模型仿真實驗平臺(YXMCP-ATCA-150)
產品編號
產品描述

 

運動控制模型仿真實驗平臺介紹

  • 傳統的方式對嵌入式算法的編寫以及實物調試都有比較高的要求,控制板性能有限、底層代碼編寫學習成本高、硬件資源調用不直觀、算法實現與代碼調試不方便,因此需要耗費學生與科研人員大量的時間與精力。
  • 采用快速控制原型(Rapid Control Prototyping簡稱RCP),那么就可以高效的、便捷的完成了前期算法的驗證,研旭推出的電力電子仿真系統只需在MATLAB的Simulink搭建控制算法模型,下載到RCP控制器中,即可實現控制過程。
  • 本系統將RCP控制器與可定制的功率硬件、電機結合在一起,通過模塊化的方式,便于搭建各種不同類型的功率變換系統,非常適合高校、科研院所進行電力電子裝置級和系統級的控制算法的驗證。
  • 系統同時可集成各類測試電源和檢測儀器,一體化的結構,讓學習開發更為方便省力。

 

系統構架

 

 

系統特點:

 

更方便,更易上手

  • 在Matlab中設計的控制算法自動生成代碼,自動加載到實時目標機中運行,避免了繁瑣的編程和Debug工作;
  • 使用門檻低,會Matlab仿真即可完成實驗測試工作,所有測試工作只需一人即可完成;

 

更靈活,更開放

  • 硬件模塊化設計,多種拓撲結構的功率硬件可選,同時,可根據需求定制各種不同的功率硬件,拓撲結構、功率級別、傳感器的數量位置等均可以變化;
  • 軟件模塊化設計,算法編程和監控全部采用基于模型的可視化設計方法,提供各類驗證過的算法模型,可直接組合調用,大大縮短研發時間;

 

更可信,更可靠

  • 功率級的算法驗證,完美復現實際系統,具有很高的可信度;
  • 采用高可靠性的功率模塊和經過完善測試的接口模塊,故障率低;
  • 具備軟件保護和硬件保護雙重保護,安全性高;
  • 具備數字仿真和物理電路雙重驗證,設計更靈活,實驗數據更具說服力。

 

系統流程圖

 

 

開發設計學習流程

 

 

實驗內容:

 

一、平臺介紹篇

1.1、永磁同步電機

1.2、數字示波器

1.3、快速原型控制器

1.4、桌面型電力電子模組(PEBB)

1.5、接線面板

 

二、實驗基礎篇

2.1、基于模型開發(MBD)理念介紹

2.2、快速原型控制器(RCP)介紹

2.3、RCP控制器與matlab對接操作

2.4、Simulink離線模型的分割與硬件模型庫的調用

2.5、RCP實時仿真監控系統界面的搭建

 

三、三相永磁同步電機的數學建模

3.1 三相PMSM的基本數學模型

3.2 三相PMSM的坐標變換

3.3 同步旋轉坐標系下的數學建模

 

四、脈寬調制PWM

4.1 PWM的基本原理和控制算法

4.2 PWM在Simulink如何實現

4.3 SPWM的基本原理和實現方法

4.4 SPWM在Simulink 如何實現

 

五、三相電壓源逆變器PWM技術

5.1 三相電量的空間矢量表示

5.2 SVPWM算法的合成原理

5.3 SVPWM算法的實現

5.4 SVPWM算法的建模和仿真

5.5 SPWM的算法實現

 

六、三相永磁同步電機的矢量控制

6.1 PMSM的PI電流控制

6.2 基于PI調節器的PMSM矢量控制

6.3 PMSM電流環PI控制Simulink離線模型搭建

6.4 PMSM電流環PI控制半實物模型搭建

6.5 PMSM速度環和電流環PI控制Simulink離線模型搭建

6.6 PMSM速度環和電流環PI控制半實物模型搭建

 

系統組成

 

 

配置表

 

 

 

 

快速原型控制器(RCP)

 

研旭快速原型控制器—YXSPACE,采用插卡式結構,用戶根據實際功能需求,可以靈活配置板卡數量,基本配置是仿真板卡,通信板卡,模擬采集板卡、DIDO板卡。除此之外,還有兩個外擴功能卡槽,每個卡槽可以隨意外擴模擬采集卡、DIDO板卡。仿真板卡采用USB方式下載程序,通信板卡采用網絡方式進行通信,模擬采集板卡具備16通道模數轉換,DIDO具有20路DO以及8路DI。

 

 

 

  • 采用目前市面成品常用的控制芯片作為CPU,其仿真結果針對實際研究更具有參考性;
  • 保護機制齊全,此部分不需要用戶實際搭建保護模型,只需配置控制量的極限值即可實現實時保護,讓用戶不用為安全保護費心,更多的關注于核心控制算法;
  • 模型與硬件接口鏈接簡單,只需記住端口編號即可,更不用配置硬件各類細節,免去一切不必要的麻煩;
  • 性價比高,在同等功能的前提下,YXSPACE成本更低。
  • 具備自主編寫的驅動庫,可以直接導入到Simulink庫中,用戶可以直接在Matlab軟件中拖動相應的硬件元件庫,將模型中的數據直接與硬件對接,無需再花費時間去查詢硬件映射。8種庫文件,可適用于各種工程調試需求。
  • 同時支持dSPACE、StarSim RCP等常見的RCP控制器。

 

YXSPACE驅動庫

 

組態化監控系統(YX-RCP) 

 

南京研旭公司專門為YXSPACE研發了一套上位機監控軟件YX-SIM軟件,采用組態式交互界面,方便用戶靈活、方便的查看控制器的工作信息。下圖為軟件界面。

 

 

軟件中有三類設置,包括YXSPACE設置,主要設置通信的IP地址,以及板卡的數量;還包括PWM設置,主要指示PWM的頻率值,死區值,以及動作有效值,編碼器精度值等;最后包括YXSPACE顯示界面,用于最終的數據查看以及設置。

 

YXSPACE顯示界面中包括遙控、遙調、遙信、遙測、示波器控件,他們主要功能如下表:

 

 

桌面型功率硬件模塊(PEBB)

 

南京研旭公司研發推出的多功能桌面型電力電子實驗平臺是一款面向高校實驗室及科研院所的電力實驗設備,可來實現三相/單相DC-AC單向/雙向變流器,單向/雙向DC-DC變流器、AC-AC背靠背變流器等多種電力電子變流器的功能。

 

開發平臺包括硬件部分、軟件驅動、數據采集和分析三個部分,是針對高校開展電力電子技術研究推出的一種開放式的二次開發教學科研平臺。該平臺在硬件上采用分體化設計,控制板、采集板、功率板、電容板等模塊化,外殼采用透明的亞克力板材,美觀實用,用戶可以方便觀察內部的硬件結構。同時頂蓋可以打開,方便進行相關信號的測量。

 

1、模塊拓展:采用模塊化設計,用戶可以定制所需要的拓撲,提供開源軟件模塊,用戶可進行二次開發??蛇M行多種拓撲定制:雙向DC-DC,雙向DC-AC,背靠背AC-AC,三電平T型/NPC型等。

 

2、開放設計:開放給用戶硬件原理圖、硬件設計說明以及軟件模塊如底層驅動,控制算法等。

 

3、安全穩定:設計了健全的保護機制,軟件方面有過壓保護、欠壓保護、過流速斷保護、IGBT過熱保護、通訊保護等;硬件方面有短路保護、IGBT過流保護等。

 

4、半實物仿真:方便與研旭YXspace控制器、NI控制器、RT-LAB控制器、dSPACE控制器等數字實時仿真器對接,可提供相應的數字轉接板,免去客戶硬件設計之憂。

 

  

 

開源式系統?案

 

有了控制器,有了主電路功率模塊(被控對象),有了電源等輔助設備,系統硬件部分就搭建 好了,但?個完整的系統除了硬件,還需要配有核?的程序才能運?,不管是普通的MCU控制器, 還是快速原型控制器(RCP),前者是需要代碼,后者是需要模型,才能運?起來。

 

南京研旭不僅僅是提供通?的硬件設備,更是完整的系統?案提供商,在電?變換領域積累 了?量的經驗;在提供各種實驗平臺的同時,會配套完善的硬件原理圖、軟件代碼、控制算法、算 法模型等。完全的開源模式,同時提供相應的技術培訓和售后服務,可以為??節約?量的科研 時間,?次開發的難度??降低。

 

關鍵詞:
控制
硬件
算法
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