Motor Control Blockset
Entwurf und Implementierung von Motorsteuerungsalgorithmen
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Das Motor Control Blockset beinhaltet Simulink-Blöcke und Referenzbeispiele für die Entwicklung und Bereitstellung von Motorregelungsalgorithmen als optimierten C und HDL-Code auf Ziel-Mikrocontrollern, FPGAs oder Systems-on-Chip (SoC). Unter der Verwendung von Clarke- und Park-Transformation, Maximum Torque Per Ampere (MTPA), einer sechsstufigen Kommutierung und Lookup-Table (LUT)-basierten Regelungsblöcken zur Feldschwächung lassen sich Motorregelungsalgorithmen entwerfen. Zudem haben Sie die Möglichkeit, Signale von Encodern, Hall-Sensoren und Resolvern mit Sensor-Decoder-Blöcken zu verarbeiten oder eine sensorlose Regelung mit Schätzer-Blöcken zur Berechnung der Rotorposition und Drehzahl zu implementieren. Die Blöcke dienen dabei zur Generierung von Code, der in Workflows unter Berücksichtigung von MISRA C™ und der ISO® 26262-Normen für die funktionale Sicherheit verwendet werden kann.
Die im Motor Control Blockset enthaltenen Referenzbeispiele veranschaulichen, wie man Motorregelungsalgorithmen mithilfe von Desktop- und Echtzeitsimulationen entwickelt, optimiert und validiert. Zu diesen Beispielen gehören Closed-Loop-Algorithmen für die Motorregelung von Induktionsmotoren, geschalteten Reluktanzmotoren (SRM), Synchronmotoren wie bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) sowie oberflächenmontierten und internen Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM). Sie können dieselben Algorithmen wiederverwenden, um serienreifen, kompakten und rückverfolgbaren Festkomma- oder Fließkomma-Code zu erzeugen. Die Referenzbeispiele eignen sich ebenfalls zur Implementierung von Algorithmen für Hardware-Kits zur Motorregelung, die vom Blockset unterstützt werden.
Referenzanwendungen
Referenzanwendungen zur Unterstützung der Entwicklung und Implementierung von Motorregelungsalgorithmen
Produkt-Highlights
Modellierung von Motorregelungssystemen
Entwickeln Sie Algorithmen mit Blöcken, die für die Generierung von C und HDL-Code optimiert sind. Für schnellere Closed-Loop-Simulationen eignen sich lineare Lumped-Parameter-Motormodelle und Mittelwertumrichter. Zur Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und Schalteffekten sollten Sie Motor- und Umrichtermodelle mit einer höheren Genauigkeit mit Simscape Electrical verwenden.
Parametrisierung von Motoren
Zur Erfassung der Motordynamik und zur leichteren Entwicklung von Motorregelungen können Sie Ihren Motor parametrieren, indem Sie die Motorparameter anhand von Blöcken zur Parameterschätzung oder durch den Datenimport aus der Finite-Elemente-Analyse (FEA) Ihres Motors schätzen. Untersuchen Sie die Motorregelungsbahnen mithilfe von Kennliniendiagrammen, die zur Ermittlung der Funktionsgrenzen für die PMSM-Regelung beitragen.
Implementierung von Motorregelungsalgorithmen
Sie benötigen etwas Starthilfe? Dann greifen Sie auf die vorgefertigten Referenzbeispiele zur Entwicklung von Motorregelungen zurück. Mit diesen Beispielen können Sie Ihre Motorregelungsalgorithmen in der Closed-Loop-Simulation in kürzester Zeit testen und verifizieren. Anschließend lassen sich dieselben Beispiele wiederverwenden, um direkt den Embedded Code auf unterstützten Hardware-Kits zu generieren und bereitzustellen. Testen Sie die Algorithmen nun auf Ihrer Motorhardware, indem Sie den Zielprozessor über Simulink auf Ihrem Host-Computer steuern.
Analysieren und Optimieren von Reglern
Schätzen und untersuchen Sie die Eigenschaften im Zeit- und Frequenzbereich, indem Sie die Reaktionen des Motorregelungssystems mit Simulink Control Design berechnen und grafisch darstellen. Mithilfe des Field-Oriented Control Autotuner-Blocks lassen sich die Verstärkungsfaktoren des PI-Reglers automatisch anpassen, um den erforderlichen Bandbreiten- und Phasenrand zu erhalten. Untersuchen Sie auch Regelungsstrategien wie Gain Scheduling und auf Lookup-Tabellen basierende Regelungen, um die Leistung weiter zu verbessern.
Tests in Echtzeit
Führen Sie ein Rapid Control Prototyping (RCP) und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Tests auf Echtzeitsystemen durch, bevor Sie Praxistests am Motor vornehmen. Unter Verwendung von Simulink Real-Time und Speedgoat-Hardware lassen sich dann Regelungsalgorithmen mit HIL-kompatiblen Linearmotormodellen und vorkonfigurierten Referenzbeispielen validieren.
Generierung, Bereitstellung und Profiling von Code
Generieren Sie kompakten Fließkomma- oder Festkomma-Code direkt aus Ihren Motorregelungsalgorithmen und bewerten Sie die Codeleistung anhand von Ausführungsprofilen in Echtzeit. Die Referenzbeispiele für unterstützte Hardware-Kits ermöglichen dabei eine schnelle und automatische Bereitstellung. Als Alternative dazu können Sie, wenn Sie individuell erstellte Motorregelungshardware verwenden, das Beispiel für den Algorithmus-Export übernehmen, um Ihren generierten Code in Ihren Treibercode zu integrieren und diesen bereitzustellen.
Hardwarespezifische Codegenerierung
Sehen Sie sich Referenzbeispiele für Motorsteuerungen mit schneller, automatischer Bereitstellung auf unterstützten Microcontrollern, Echtzeitsystemen und FPGA-Hardwarekits an. Klicken Sie auf den nachstehenden Link, um mehr über unterstützte Hardware zu erfahren.
Produktressourcen:
„Die Unterstützung, die wir von MathWorks erhalten haben, war enorm.… Die technische Beratung erwies sich als besonders wertvoll für ein Startup-Team, das sich schnell in anspruchsvolle Entwicklungsprozesse einarbeiten musste und gleichzeitig gegen die Zeitvorgaben der Investoren ankämpfen musste.“
Motor Control Blockset – Häufig gestellte Fragen
Das Motor Control Blockset ist ein Simulink Add-On, das Blöcke und Referenzbeispiele zur Entwicklung und Bereitstellung von Motorsteuerungsalgorithmen als optimierter C‑ und HDL‑Code auf Mikrocontrollern, FPGAs oder SoCs bereitstellt. Es enthält vorgefertigte Algorithmusblöcke, Referenzbeispiele und Workflows für Simulation, Parameterabschätzung, Codegenerierung und Bereitstellung auf vielen unterstützten Hardware‑Kits.
Das Blockset unterstützt die geschlossene Regelung von Induktionsmotoren, Schalt‑Reluktanzmotoren (SRM), bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) sowie Oberflächen‑ und Innenläufer‑Permanentmagnet‑Synchronmotoren (PMSM).
Das Motor Control Blockset enthält vorgefertigte Blöcke zur Implementierung der feldorientierten Regelung (FOC), zur Berechnung anfänglicher Reglerverstärkungen, zur Raumzeiger‑Modulation (SVM) und zum FOC‑Autotuning. Außerdem werden MTPA und Feldschwächungs‑Regelung unterstützt sowie Sensordecoder, sensorlose Beobachterblöcke und LUT‑basierte Stromreferenzgenerierung für verschiedene Motoren.
Ja. Diese Blöcke sind optimiert, um produktionsreifen, kompakten und rückverfolgbaren Fest‑ oder Gleitpunkt‑C‑ und HDL‑Code aus Simulink‑Modellen zu erzeugen, der auf unterstützten Hardware‑Kits oder kundenspezifischer Hardware bereitgestellt werden kann.
Es stellt Referenzbeispiele und Blöcke zur Implementierung der feldorientierten Regelung bereit, einschließlich Transformationen, sensorlosen Schätzerblöcken und einer Autotuning‑Funktion für die Feldorientierte Regelung, um PI‑Reglerverstärkungen so einzustellen, dass die erforderliche Bandbreite und Phasenreserve erreicht werden.
Das Blockset enthält Workflows zur Motorparameterabschätzung, lineare konzentrierte Motormodelle mit Mittelwertumrichtern für schnelle Simulationen sowie vorgefertigte Referenzbeispiele, die die Simulation und Validierung der geschlossenen feldorientierten Regelung und fortgeschrittener Regelungsstrategien für sensorgestützte und sensorlose Implementierungen ermöglichen, zusätzlich zur Autotuning‑Funktion für Motorregler.
Sie können Rapid Control Prototyping (RCP) und Hardware-in-the-Loop‑(HIL)‑Tests auf Echtzeitsystemen mit Simulink Real‑Time und Speedgoat‑Hardware durchführen, wobei HIL‑kompatible lineare Motormodelle und vorkonfigurierte Referenzbeispiele im Motor Control Blockset genutzt werden.
Ja. Die Blöcke erzeugen Code, der in Workflows verwendet werden kann, die MISRA C und die funktionale Sicherheitsnorm ISO 26262 einbeziehen.
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