Motor Control Blockset

Entwurf und Implementierung von Motorsteuerungsalgorithmen

 

Das Motor Control Blockset™ bietet Referenzbeispiele und Blöcke für die Entwicklung feldorientierter Steuerungsalgorithmen für bürstenlose Motoren. Die Beispiele zeigen, wie Sie ein Controller-Modell konfigurieren können, um kompakten und schnellen C Code für jeden gewünschten Ziel-Mikrocontroller zu erzeugen (mit Embedded Coder®). Sie können die Referenzbeispiele auch verwenden, um algorithmischen C Code und Treibercode für spezifische Motorsteuerungs-Kits zu generieren.

Das Blockset umfasst Park- und Clarke-Transformationen, Gleitmodus- und Flussbeobachter, einen Raumvektorgenerator und andere Komponenten zur Erstellung von Drehzahl- und Drehmomentreglern. Sie können Reglerverstärkungen automatisch anhand einer spezifizierten Bandbreite und von Phasenrändern im Hinblick auf Strom- und Geschwindigkeitsschleifen abstimmen (mit Simulink Control Design™).

Mit dem Blockset können Sie ein genaues Motormodell erstellen, da es Tools für die Erfassung von Daten direkt von der Hardware und für die Berechnung von Motorparametern bereitstellt. Sie können das parametrisierte Motormodell verwenden, um Ihren Steuerungsalgorithmus in Closed-loop-Simulationen zu testen.

Erste Schritte:

Referenzbeispiele

Beginnen Sie Ihren Motorsteuerungsentwurf mit vollständig zusammengestellten Beispielmodellen.

Simulation und Codegenerierung

Verwenden Sie vollständig zusammengestellte Referenzbeispiele als Ausgangspunkt für den Entwurf und die Implementierung von feldorientierten Steuerungsalgorithmen für oberflächenmontierte und interne Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM). Verwenden Sie diese Beispielmodelle, um Ihren Algorithmenentwurf in einer Closed-loop-Simulation zu testen und zu verifizieren, und verwenden Sie dieselben Modelle wieder, um Embedded-Code zu generieren und bereitzustellen.

Motorsteuerungs-Kits

Verwenden Sie Referenzbeispiele, um schnell kompakten und schnellen C-Code zu generieren, der Motorsteuerungsalgorithmen für mehrere unterstützte Motorsteuerungs-Hardware-Kits implementiert. Erstellen Sie automatisch Anwendungen direkt aus einem Simulink-Modell und stellen Sie sie auf Ihrem Ziel-Mikroprozessor bereit, um Algorithmen auf der Motor-Hardware zu testen. Sie können vom Hostrechner aus mit diesen Zielanwendungen kommunizieren und sie steuern.

Algorithmen zur Motorsteuerung

Entwerfen Sie Motorsteuerungsalgorithmen mithilfe von Blöcken, die für die Codegenerierung optimiert sind

Feldorientierte Steuerung

Verwenden Sie Blöcke für Park- und Clarke-Transformationen, PI-Regler, einen Raumzeiger-Generator, das maximale Drehmoment pro Ampere (MTPA) und die Feldschwächung, um feldorientierte Steuerungsalgorithmen in Simulink zu erstellen.

Mit Blöcken aus dem Motor Control Blockset implementierter feldorientierter Steuerungsalgorithmus.

Code-Generierung

Generieren Sie schnellen und kompakten Gleitkomma- oder Festkomma-Code für die Implementierung auf einem Embedded-Mikrocontroller (mit Embedded Coder). Bewerten Sie die Leistung von Stromschleifen mit Echtzeit-Profiling ihrer Ausführung.

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Generated code for implementing a sliding mode observer.

Rapid Prototyping für Steuerungen

Testen Sie Steuerungsalgorithmen in Echtzeit mit Simulink Real-Time und dem Speedgoat-Steuerungskit mit Elektromotor. Das Kit besteht aus einem vollständigen Software-/Hardwarepaket zum Ausführen und Testen von Steuerungsalgorithmen für bürstenlose Gleichstrommotoren, die mit dem Motor Control Blockset entwickelt wurden, auf Speedgoat-Echtzeit-Zielhardware unter Verwendung analoger und digitaler E/A.

Speedgoat-Steuerungskit mit Elektromotor.

Sensor-Decoder und Beobachter

Implementieren Sie Motorsteuerungsalgorithmen mit und ohne Sensoren.

Sensor-Decoder

Verwenden Sie Referenzbeispiele, um Offsets für Hall-Sensoren und Quadratur-Encoder zu kalibrieren. Verwenden Sie dann Sensor-Decoder-Blöcke zur Verarbeitung von Signalen von Hall-Sensoren, Quadratur-Encodern und Resolvern, um die Rotorposition und -geschwindigkeit zu berechnen.

Sensor-Decoder-Bibliothek im Motor Control Blockset.

Beobachter

Implementieren Sie eine sensorlose feldorientierte Steuerung mit den Blöcken Sliding Mode Observer und Flux Observer. Verwenden Sie diese Blöcke, um die Position des elektrischen Rotors und die mechanische Geschwindigkeit eines PMSM aus gemessenen Spannungen und Stromstärken zu berechnen. Schätzen Sie den magnetischen Fluss und das mechanische Drehmoment. Passen Sie die Beobachterparameter an und verifizieren Sie den Beobachterbetrieb in der Simulation, bevor Sie Embedded-Code generieren.

Positions- und Geschwindigkeitsschätzung mit dem Sliding Mode Observer-Block.

Automatische Abstimmung von Controllern

Stimmen Sie automatisch die Verstärkung von Strom- und Geschwindigkeitsschleifen ab.

Anfängliche Abstimmung von Controllern

Berechnen Sie automatisch anfängliche PI-Reglerverstärkungen für Geschwindigkeits- und Stromschleifen auf der Grundlage von Motor- und Umrichterparametern. Die bereitgestellten Skripte helfen Ihnen bei der Analyse der Stromschleifendynamik im Zeit- und Frequenzbereich, indem sie den Wurzelort, das Bode-Diagramm und die Sprungantwort Ihrer Stromschleife berechnen und darstellen (mit der Control System Toolbox).

Testen berechneter Reglerverstärkungen auf Motor-Hardware.

Field-Oriented Control Autotuner-Block

Verwenden Sie den Field-Oriented Control Autotuner-Block zur Abstimmung der Geschwindigkeits- und Stromschleifenverstärkungen von feldorientierten Reglern, um für jede Schleife eine spezifizierte Bandbreite und einen spezifizierten Phasenrand zu erreichen (mit Simulink Control Design). Stimmen Sie die Verstärkungen in der Simulation in Bezug auf ein Anlagenmodell ab. Sie können die Verstärkungen auch in Echtzeit in Bezug auf Motorantriebs-Hardware abstimmen, indem Sie einen SpeedgoatZielcomputer verwenden (mit Simulink Real-Time).

Field-Oriented Controller Autotuner-Block.

Schätzung der Motorparameter

Identifizieren Sie Motorparameter automatisch.

Vorgefertigte instrumentierte Tests

Identifizieren Sie den Statorwiderstand, die Induktivität in d- und q-Richtung, die Gegen-EMK-Konstante, die Trägheit und den Reibungskoeffizienten Ihres Motors mithilfe der bereitgestellten Referenzbeispiele, die vorgefertigte Tests für Ihren Motor ausführen.

Parameterschätzungs-Dashboard

Initiieren und steuern Sie die Parameterschätzung aus einem Simulink-Modell auf einem Hostcomputer. Speichern Sie die geschätzten Werte, um Motormodelle zu parametrisieren und Reglerverstärkungen zu berechnen.

Parameterschätzungs-Dashboard.

Motormodelle

Erstellen Sie lineare Mittelwert-Motormodelle für die Dynamik von Motoren und Umrichtern.

Motor- und Umrichtermodelle

Modellieren und simulieren Sie Ihre extern montierten und internen PMSMs mit Blöcken, die lineare Lumped-Parameter-Motormodelle implementieren. Parametrisieren Sie diese Modelle mit Werten, die durch instrumentierte Tests ermittelt wurden. Kombinieren Sie Ihr Reglermodell mit einem Motormodell und einem bereitgestellten Mittelwert-Umrichtermodell für schnelle Closed-loop-Simulationen.

Modellieren eines PMSM und eines Umrichters.

Genauere Modellierung mit Simscape Electrical

Modellieren und simulieren Sie die nichtlineare Motordynamik und das ideale oder detaillierte Schaltverhalten im Umrichter mit Simscape Electrical™. Testen Sie Ihre feldorientierten Steuerungsalgorithmen in Bezug auf diese hochgenauen Motor- und Umrichtermodelle mit Simulationen, die Nichtlinearitäten und Schalteffekte berücksichtigen.

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Mit Simscape Electrical modellierte Umrichter-Schaltdynamik.

Neueste Funktionen

Algorithmen zur Motorregelung

Entwurf feldorientierter Steuerungen mit den Blöcken Park, Clarke, Raum-Vektor-Generator, Feldschwächung etc.

Referenzbeispiele

Simulieren feldorientierter Steuerungen und Generieren von kompaktem und schnellem C-Code für die Implementierung auf einem Mikrocontroller (mit Embedded Coder®)

Referenzbeispiele

Drehen eines Motors mit mehreren Hardware-Kits für die Motorsteuerung

Sensor-Decoder und sensorlose Schätzer

Implementieren von Motorsteuerung mit und ohne Sensoren

Automatische Abstimmung von Controllern

Automatische Abstimmung von Strom- und Geschwindigkeitsschleifen (mit Simulink Control Design)

Schätzung der Motorparameter

Identifizierung von Motorparametern aus Experimenten mit Motor-Hardware

Motormodelle

Verifizieren von Steueralgorithmen in Closed-loop-Simulationen mit linearer SMD und internen permanent magnetisch synchronen Maschinen-Modellen (PMSM)

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.