Motor Control Blockset

Entwurf und Implementierung von Motorregelungsalgorithmen

 

Das Motor Control Blockset™ bietet Referenzbeispiele und Blöcke für die Entwicklung feldorientierter Regelungsalgorithmen 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 Regelungsalgorithmus in Closed-Loop-Simulationen zu testen.

Jetzt beginnen:

Referenzbeispiele

Beginnen Sie Ihren Motorregelungsentwurf mit vollständig zusammengestellten Beispielmodellen.

Simulation und Codegenerierung

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

Motorregelungs-Kits

Verwenden Sie Referenzbeispiele, um schnell kompakten und schnellen C Code zu generieren, der Motorregelungsalgorithmen für mehrere unterstützte Motorregelungs-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.

Motorregelungsalgorithmen

Entwickeln Sie Motorregelungsalgorithmen mithilfe von Blöcken, die für die Codegenerierung optimiert sind

Regelungsalgorithmus-Design

Verwenden Sie Blöcke für Park- und Clarke-Transformationen, PI-Regler, einen Raumzeiger-Generator, das maximale Drehmoment pro Ampere (MTPA) und die Feldschwächung und Blöcke zur Schlupfgeschwindigkeitsermittlung von Induktionsmotoren, um feldorientierte Regelungsalgorithmen für PMSM-Blöcke und Induktionsmotoren in Simulink zu erstellen. Verwenden Sie den sechsstufigen Kommutierungsblock, um BLDC-Motoren zu regeln.

Mit Blöcken aus dem Motor Control Blockset implementierter feldorientierter Regelungsalgorithmus.

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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Rapid Prototyping für Regelungen

Testen Sie Regelungsalgorithmen 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 Regelungsalgorithmen 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 Motorregelungsalgorithmen 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 und Induktionsmotors 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 Speedgoat Zielcomputer verwenden (mit Simulink Real-Time).

Schätzung der Motorparameter

Identifizieren Sie Motorparameter automatisch.

Vorgefertigte instrumentierte Tests

Identifizieren Sie Statorwiderstand, Induktivität in d- und q-Richtung, Gegen-EMK, Trägheit und Reibungsparameter Ihres PMSM-Motors mithilfe der bereitgestellten Referenzbeispiele, die vorgefertigte Tests für Ihren Motor ausführen. Sie können Hall-Sensor, Kalibrierung des Quadratur-Encoders oder Beobachter ohne Sensor für diese Tests nutzen.

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 und Induktionsmotoren, 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.

Modellierung 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 Regelungsalgorithmen in Bezug auf diese hochgenauen Motor- und Umrichtermodelle mit Simulationen, die Nichtlinearitäten und Schalteffekte berücksichtigen.

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Neue Funktionen

Induktionsmotoren

Entwurf und Implementierung feldorientierter Regelungsalgorithmen für Drehstrom-Induktionsmaschinen

Induktionsmotoren

Dreiphasen-Induktionsmaschinen modellieren und simulieren

BLDC-Motoren

Entwerfen und Implementieren einer Trapezregelung unter Verwendung eines sechsstufigen Kommutierungsblocks

Schätzung der Motorparameter

Identifizieren von PMSM-Parametern unter Verwendung eines Quadrature Encoder oder Flux Observer

Vector Plot Block

Visualisieren Sie Strom und Spannung im Phasendiagramm und verifizieren Sie den Regler in verschiedenen Betriebsmodi

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