伺服控制mbd开发平台

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1、伺服控制MBD开发平台1概述伺服控制MBD开发平台是由北京灵思创奇研制，基于MBD（ModelBasedDesign）设计思路，运用数字仿真和半实物仿真等手段，辅助伺服控制系统的开发。该平台的典型用途包括：1)能够进行伺服驱动控制方法研究（矢量控制、直接转矩控制、SPWM、SVPWM）、控制算法研究（传统PI控制、分数阶控制、自抗扰控制、滑模变结构控制、反步控制等），参数辨识（最小二乘、相关辨识等）和自整定技术研究及其应用，以及无位置传感器控制技术研究及应用等；2)能够进行伺服系统性能考核或评测；3)能够进行数据保存和曲线绘制等，为测试报告和论文编写提供材料支撑。

2、2系统基本组成实时仿真器三相交流及母线单相220V市电压信号电输入电机旋变信号功率回路驱动三相动力输出PWM及保护信号PMSM（伺服电机）图1PMSM伺服电机半实物开发平台基本连接图1伺服控制半实物开发平台主要包括三个部分：实时仿真器、伺服电机、功率回路驱动。2.1功率回路驱动2.1.1功率主电路主要包含整流桥、软启动电路、制动电路（泄放电路）、缓冲电路、直流母线滤波电路、功率模块（IPM、MOSFET、IGBT）等。功率主电路的输入可根据具体使用要求选择使用三相220VAC、单相220VAC、三相380VAC，以及选配专用的3U或6U机柜式直流功率电源供电。其中

3、IGBT的主要应用在IPM电流无法涵盖的情况，或降低系统成本，但保护功能实现较为复杂；MOSFET适用于低压情况；IPM适用于高压情况。2.1.2检测及信号调理电路主要包括检测三相电流检测和母线电压检测及其信号调理，以及RDC/SDC激磁电源生成等。而RDC/SDC采用专用解码板卡完成角度检测和角速度计算。2.1.3保护电路（机制）包括过流保护（OC）、短路保护（SC）、欠压保护（UV）、过压保护（OV）、开关管过温保护（OT）。2.2伺服电机2.2.1实体电机所用电机适用于光电云台、武器跟踪操瞄、电动舵机、机器人、电动车等各种领域，如各种功率等级的交流永磁同步电

4、机（PMSM）、交流异步电机、直流力矩电机、正弦波驱动的力矩电机（低速大转矩的PMSM）、永磁直流电机，以及开关磁阻电机等，其中包括三相电机、五相、多相特种电机等。2.2.2数字电机数字电机是一组高精度电机数学模型库，可以在FPGA上执行，用于伺服控制器的HIL（hardware-in-the-loop）测试。首先，采集控制器输出的PWM驱动信号；2然后，在FPGA上运行的某种特定电机数学模型，并将电机模型的电流、电角度等通过DA、CDR/CDS反相变化；最后，将FPGA输出信号调理成真实控制器所要求的反馈输入信号。数字电机可用于快速原型控制器的RCP验证（主要验

5、证控制算法和数据接口），也可用户实际控制器的HIL测试（可验证真实控制器的电机控制性能）。通过数字电机的接入，可在没有实际的被控对象前完成控制器设计和评估。同时避免了控制系统在未完善前，对功率回路通电由于控制不当所造成硬件损坏，从而提高系统研制或开发的效率。2.3实时仿真器图2实时仿真器外观图Links-Box实时仿真器是一款小型化的半实物仿真设备，性能强大、接口丰富。既能满足试验室环境下使用，也能应用于现场宽温、震动等恶劣环境。典型配置如下：CPUIntel®Core™i52.7GHz双核处理器硬盘500GSATA接口硬盘内存4GDDR3SDRAMPCI插槽4个

6、重量4.0kg体积164mm(W)x225mm(D)x180mm(H)工作环境温度：-20°C~60°C；湿度：10%~90%，无凝结；抗震：5Grms；抗冲击：50Grms3基本IO通道16路单端或8路差分A/D；1通道16位通用定时器/计数器；16通道DI及16通道DO；2通道12位多路DA；4通道RS232/422/485串口；2通道CAN接口。电机专用IO电机控制卡：支持6路带死区时间设置的PWM输出；RDC卡：2路旋变信号采集和模拟，支持出粗精组合，16位分辨率；电机仿真卡：基于FPGA，实现电机和驱动器模型的高速解算。3系统选配组件3

7、.1位置闭环可根据需要选择旋转变压器、自整角机、光电编码器、精密电位计等、减速机构够成伺服系统位置跟踪闭环。3.2力矩加载装置可根据具体应用和要求选择电机直接力矩加载，电液加载等，力矩加载频率范围可在3Hz-25HZ，可设定加载力矩曲线，惯性负载可调，也可模拟传动系统的齿隙、摩擦等非线性。3.3伺服驱动故障诊断与重构可完成对电机、功率桥、电流传感器、电机轴角度传感器器的状态进行自监控，通过滑模观测对其故障进行定位和判断，通过系统硬件的冗余设计对故障进行重构，提高系统的可靠性。3.4系统自动测量和状态监控可对平台的控制电压、功率母线电压、电机线电流、相电压、线电压、

8、PWM输出