基于V模式的dSPACE电机控制器开发_张奇

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1、第33卷第11期实验室研究与探索Vol．33No．112014年11月ＲESEAＲCHANDEXPLOＲATIONINLABOＲATOＲYNov．2014基于V模式的dSPACE电机控制器开发张奇(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)摘要:基于业界流行的V模式开发流程，采用dSPACE快速控制原型系统，设计了采用矢量控制策略的异步电机控制器，并在半实物仿真平台上验证了控制效果。实验结果表明V模式流程能够显著缩短控制器的开发周期，可广泛用于对控制器从设计仿真到具体实现的整个开发过程。关键词:V模

2、式开发;dSPACE仿真系统;电机控制器;半实物仿真中图分类号:TM343文献标志码:A文章编号:1006－7167(2014)11－0141－04MotorControllerDesignUsingdSPACEandBasedonV-ModeDevelopmentZHANGQi(SchoolofControlScienceandEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract:Theasynchronousmotorcontrollerus

3、eddSPACErapidcontrolprototypesystemwithvectorcontrolmethodisdesignedandtestedinasemi-physicalsimulationplatform，basedonthepopularV-modeldevelopmentinindustry．TheexperimentalresultsshowthatV-modeltechnologycangreatlyshortenthecontrollerdevelopmentcycle，andc

4、anbewidelyusedtodevelopcontrollersinthewholeprocessfromthedesignandsimulationtoachievespecificrealization．Keywords:V-modeldevelopment;dSPACEsimulationsystem;motorcontroller;semi-physicalsimulation法，如图1所示，基于V模式的各个阶段是相互关联0引言在一起的，任何错误都能在同一平台解决，代码可采用TM［2］近年来，控

5、制器性能飞速发展，产品的控制代码呈CodeGenerator、ＲTI等代码生成工具自动生成，缩现爆炸性增长。早期第四代战机F35的软件代码就已减了手工编程所需的人力、物力和时间，开发者可以把［3］高达800万行，而现在一台中高档汽车的执行代码也主要的精力放在算法和测试用例的建模研究上。已超过1000万行。在电机控制领域，一台电机的控本文基于V模式开发流程的思想，借助dSPACE实时制代码有时也达数千行。随着代码量的迅速膨胀，传仿真系统，实现了异步电机的矢量控制。统开发模式的缺陷日益明显，手工编程面临着产品开

6、发周期拉长，开发成本倍增，可靠性难以保障等诸多问［1］题，已很难适应当前社会对产品研发的要求。V模式流程解决了传统开发的诸多问题，逐渐成为航空航天、汽车、工业控制等行业广泛采用的控制器开发模式。其流程主要包括需求分析与离线仿真、快速控制原型设计、代码生成与原型在环、控制器硬件在环测试和在线标定等五个阶段。相比于传统的设计方收稿日期:2014－02－27作者简介:张奇(1987－)，男，山东潍坊人，硕士，助理实验师，研图1传统开发模式与V模式开发流程究方向:控制科学与工程、实验室管理和实验设计开发等科研工作。

7、Tel．:0531-88392822;E-mail:zhangqi2013@sdu．edu．cn142实验室研究与探索第33卷为了对比控制效果，建立了电流滞环PWM调制1控制系统建模与离线仿真方式的三相电流闭环控制系统，其原理如图3所示。需求分析与离线仿真阶段，主要是根据被控对象模型，搭建满足要求的控制器算法模型。1．1控制对象模型异步电机在现代工业中应用广泛，在设计电机控制算法之前必须对其复杂的内部电磁关系有一个清晰［4］的认识，根据异步电机物理模型的电压方程、磁链方程、电磁转矩方程和运动方程，可得到在两

8、相同步旋转坐标系下的数学模型，建模过程较为简单，不再详述，异步电机的主要参数如表1所示。表1交流异步电机主要参数电机参数数值图3三相电流闭环控制的矢量控制系统额定功率/W370－1额定转速/(r·min)2820理论上讲，两者电流闭环作用相同，差异是后者一额定转矩/N·m1．3般采用硬件电路实现，多见于早期产品;前者可采用软额定电流/A1．7件实现，随着控制器性能的不断提高，现代产品多采用［5］起动电流/A4．5