基于模型设计在机电系统开发中应用

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1、基于模型设计在机电系统开发中应用　　摘要随着现代控制技术的发展，控制算法越来越复杂，控制算法的自动验证和代码自动生成已经成为趋势。传统的电机控制算法开发是系统仿真，编写代码，最后测试。采用传统手工编程的方式去编写复杂的控制算法，对于初学者来说难度非常大。对于算法设计人员来说，需要一种方法能够解决以上问题。关键词基于模型的设计；EmbeddedCoder；磁场定向算法；永磁同步电机；PIL中图分类号：TP309文献标识码：A文章编号：1671-7597（2014）05-0053-01Matlab提供的基于模型设计平台（Model

2、BasedDesign，MBD），可以实现从需求分析到代码验证的整个开发过程，用户可以建立系统级模型的仿真验证，优化系统参数，自动生成高效的目标器件专用代码。利用Matlab提供的开发环境，用户可以开发和验证控制算法，成功的完成从算法的设计验证到自动生成代码过程。1电机控制系统开发流程5在开发中，首先是通过文本需求建立可执行文档，在这一部分中，主要是建模，通过建模可以避免传统文本的弊端，通过可视化和可执行化的模型避免文本需求的歧义和冗余。建模之后，为生成符合相关安全标准的代码，需要对模型进行建模规范检查，使用SimulinkV

3、&V工具集可自动完成这一流程。为验证算法的正确性，模型检查通过后，Matlab提供的SystemTest（系统测试）与SimulinkDesignVerifier（设计验证器）工具可以完成对控制系统的测试。模型测试后，使用Embeddedcoder工具生成嵌入式代码，通过编译连接生成目标代码，下载到处理器中做代码的等效性测试，如处理器在环测试（PIL）等。通过这完整的流程，从文本需求到系统测试提供了一个统一的平台，方便开发人员交流，极大的提高了开发的效率。2建模规范检查与测试模型出来并且可以编译之后，首先要做建模标准检查，这个

4、过程使用工具SimulinkVerification&Validation工具集提供的modeladvisor自动化的完成。ModelAdvisor可以理解模型的静态检查，用来验证模型是否正确的搭建出来。这是建模检查的第一步，对建立的模型进ModelAdvisor检查，这在设计初期非常重要，用户通过检查，能够找出模型中与建模标准或者安全标准不相符合的部分，对模型中隐含的问题给予警告，并且指导用户修改，是代码生成前重要的工作。ModelAdvisor提供了常见的建模标准和安全标准供用户选择，同时通过API接口，用户可以建立自己公

5、司的建模标准。53处理器在环测试图1PIL工作流程图处理器在环测试是在Simulink中搭建被控对象的模型，而将控制器算法代码下载到目标处理器中去执行，通过串口或者网络接口通信，对处理器和Simulink进行实时数据交换，这种硬件在环实时仿真技术可以反映控制器的实际工作情况，得到算法的执行时间，便于及早的发现错误。其工作原理如图1所示。PIL环节是基于模型设计中非常重要的环节，因为系统控制系统模型的仿真只能验证算法的正确性，但是由于算法对处理器性能要求很高，算法的执行时间直接关系到整个控制系统是否稳定。在电机控制系统中，如果F

6、OC算法的执行算法的时间大于PWM的周期，则会导致整个系统无法工作。对于处理器在环测试设置比较复杂，所以为能够完成自动化的测试，本文建立自动化的测试程序如下：set_param（’model’，’ProdHWDeviceType’，’TexasInstruments->C2000’，’TemplateMakefile’，‘ec_target.tmf’，‘GenCodeOnly’，‘off’，...‘SimulationMode’，’processor-in-the-loop（pil）’）set_param（’model’，’C

7、odeExecutionProfiling’，5‘on’，...’CodeExecutionProfileVariable’，’executionProfile’，...‘CodeProfilingSaveOptions’，’AllData’）；save_system（’sensorless_foc.slx’）ifexist（’slprj’，’dir’），rmdir（’slprj’，’s’）；endsim（’model’）其中model为系统仿真的模型，通过上述程序既可以自动进行PIL测试。用户运行profile（IDE_Ob

8、j，’execution’，report）即可以生成代码实时运行的结果如图2所示。图2PIL仿真结果图4总结基于模型的设计优势在于算法的早期验证，使得开发者可以将主要精力放在算法开发上，代码则由Matlab自动生成，很好的提高工作效率。在实际的开发中，将算法生成为函数进行调用