В этом примере полевое управление (ВОК) используется для запуска трехфазного синхронного двигателя с постоянным магнитом (ПМСМ) в различных режимах работы для проверки правильности установки. Реализация алгоритма ВОК требует обратной связи в реальном времени относительно положения ротора. В этом примере для измерения положения ротора используется квадратурный датчик. Дополнительные сведения о ВОК см. в разделе Полевое управление (ВОК).
В примере двигатель запускается в следующих режимах:
Stop - в этом режиме двигатель останавливается, так как инвертор выдает нулевое напряжение.
Разомкнутый контур - в этом режиме контроллер использует управление разомкнутым контуром для запуска двигателя. Для изменения выходного напряжения инвертора (в единицах измерения) и частоты вращения ротора (в единицах измерения) можно использовать область режима разомкнутого контура модели хоста «Переменные рабочего режима» (Operating Mode Variables). В области Монитор (Monitor) выберите значения скорости и положения ротора, чтобы отобразить их в области контроля.
Управление крутящим моментом - в этом режиме контроллер использует алгоритм управления крутящим моментом для запуска двигателя. Для изменения
опорных и
опорных значений тока (в единицах измерения) можно использовать область «Переменные рабочего режима» (Operating Mode Variables) > «Режим регулирования крутящего момента двигателя» (Motor torque mode) главной модели. Можно также установить максимальный предел скорости двигателя (в единицах измерения).
Можно заблокировать ротор, повернув переключатель ползуна в положение Pos lock, которое устанавливает нулевое положение ротора. Поэтому в этом режиме контроллер принимает обратную связь положения как нулевую, поскольку двигатель прекращает работу. При переключении переключателя в положение Unlock двигатель запускается, и контроллер получает обратную связь от квадратурного кодировщика (это значение можно контролировать с помощью сигнала Position_meas в области Monitor главной модели). Область можно использовать для контроля двух сигналов отладки (сигнала контроля # 1 и сигнала контроля # 2), выбранных в области монитора. Поэтому для настройки параметров усиления управления крутящим моментом можно использовать переключатель ползуна.
Управление скоростью - в этом режиме контроллер использует алгоритм управления скоростью для запуска двигателя. Для изменения опорного значения скорости ротора (в единицах измерения) можно использовать область «Переменные рабочего режима» (Operating Mode Variables) > «Режим управления скоростью двигателя» (Motor speed mode mode) главной модели. Область можно использовать для контроля двух сигналов отладки (сигнала контроля # 1 и сигнала контроля # 2), выбранных в области монитора.
Для получения информации о системе на единицу измерения см. раздел Система на единицу измерения.
Для дальнейшего управления двигателем можно также использовать область усиления контура управления главной модели для изменения параметров управления d-axis и q-осевые контроллеры тока и контроллер скорости.
Этот пример можно использовать для запуска двигателя в режимах управления разомкнутым контуром, регулирования крутящего момента и регулирования скорости. Этот пример можно также использовать для настройки аппаратных преимуществ и проверки модели установки.
Внимание: Сначала остановите двигатель перед переходом из одного режима работы в другой.
В области Управление главной модели можно выбрать один из следующих режимов работы:
Стоп
Разомкнутый цикл
Контроль крутящего момента
Управление скоростью
Пример включает mcb_pmsm_operating_mode_f28379d модели.
Модель можно использовать как для моделирования, так и для создания кода. Для открытия модели Simulink ® можно также использовать команду open_system:
open_system('mcb_pmsm_operating_mode_f28379d.slx');
Для моделирования модели:
Blockset™ управления двигателем
Для создания кода и развертывания модели:
1. Blockset™ управления двигателем
2. Встроенный кодер ®
3. Пакет поддержки встроенного кодера ® для процессоров Texas Instruments™ C2000™
4. Designer™ с фиксированной точкой (требуется только для оптимизированной генерации кода)
1. Получите параметры двигателя. Параметры двигателя по умолчанию предоставляются в модели Simulink ®, которую можно заменить значениями из таблицы данных двигателя или из других источников.
Однако при наличии аппаратных средств управления двигателем можно оценить параметры двигателя, которые требуется использовать, с помощью инструмента оценки параметров блока управления двигателем. Инструкции см. в разделе Оценка параметров двигателя с помощью инструмента оценки параметров блока управления двигателем.
Инструмент оценки параметров обновляет переменную motorParam (в рабочем пространстве MATLAB ®) с помощью расчетных параметров двигателя.
2. При получении параметров двигателя из таблицы данных или из других источников обновите параметры двигателя и инвертора в сценарии инициализации модели, связанном с моделями Simulink ®. Инструкции см. в разделе Оценка контрольных выигрышей от параметров двигателя.
При использовании инструмента оценки параметров можно обновить параметры инвертора, но не обновлять параметры двигателя в сценарии инициализации модели. Сценарий автоматически извлекает параметры двигателя из обновленной переменной рабочего пространства motorParam.
Выполните следующие действия для моделирования модели.
1. Откройте целевую модель, включенную в этот пример.
2. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы смоделировать целевую модель.
3. Откройте подсистему mcb_pmsm_operating_mode_f28379d > Simulate Dashboard. Для открытия подсистемы можно также использовать команду open_system:
open_system('mcb_pmsm_operating_mode_f28379d/Simulate Dashboard');
Инструкции по режиму выполнения с разомкнутым контуром:
1. Если текущий режим работы отличается от запуска с разомкнутым контуром, выберите Stop (Стоп) в области Control (Управление), чтобы остановить двигатель. Выберите Разомкнутый цикл (Open loop run), чтобы запустить двигатель.
2. Установите значения опорного напряжения и опорной скорости (в единицах измерения) в полях Voltage ref (PU) и Speed ref (PU), доступных в области Operating Mode Variables > Open-loop mode.
Инструкции по режиму регулирования крутящего момента:
1. Если текущий режим работы отличается от регулирования крутящего момента, выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель. Выберите Управление крутящим моментом (Torque control) в области Управление (Control).
2. Введите значение 0 (за единицу) в Справочной области IQ в Переменных Рабочего режима> Двигатель закручивают область режима управления. Кроме того, задайте ограничение скорости двигателя с помощью поля Ограничение скорости.
3. Переместите переключатель ползунка в положение Разблокировать (Unlock) в области Переменные рабочего режима (Operating Mode Variables) > Режим регулирования крутящего момента двигателя.
4. Введите значение 0.1 (на единицу) в поле Iq Reference (в области Operating Mode Variables) для запуска двигателя.
5. Откройте инспектор данных моделирования и выберите Iq_ref_PU и Iq_fb_PU сигналы для мониторинга.
6. Выполните шаги 2-5 для определения Id Reference и отслеживайте сигналы Id_ref_PU и Id_fb_PU.
ПРИМЕЧАНИЕ: Двигатель может развивать высокие скорости, если вы работаете без нагрузки в этом рабочем режиме. Кроме того, двигатель не будет удовлетворять эталонному току Iq без нагрузки в этом рабочем режиме.
Инструкции по режиму управления скоростью:
1. Если текущий режим работы отличается от управления скоростью, выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель. Выберите Управление скоростью в области Управление.
2. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле «Speed Reference» в области «Operating Mode Variables» > «Motor speed control mode».
3. Откройте инспектор данных моделирования и выберите Speed_ref_PU и Speed_fb_PU сигналы для мониторинга.
Инструкции по настройке усиления контроллера крутящего момента:
1. Если текущий режим работы отличается от регулирования крутящего момента, выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель. Выберите Управление крутящим моментом (Torque control) в области Управление (Control).
2. Поверните переключатель ползуна в положение Pos lock в области Operating Mode Variables (переменные рабочего режима) > Motor torque mode (режим регулирования крутящего момента двигателя).
3. Введите значение 0.2 (на единицу) в поле Id Reference в области Operating Mode Variables.
4. Откройте окно Simulation Data Inspector (Инспектор данных моделирования), выберите Id_ref_PU и Id_fb_PU сигналы и проверьте ступенчатую реакцию этих сигналов.
5. Настройте коэффициенты усиления Kp и Ki для контроллера тока d-оси. Выполните пошаговое изменение для проверки усиления контроллера.
Инструкции по настройке усиления контроллера скорости:
1. Если текущий режим работы отличается от управления скоростью, выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель. Выберите Управление скоростью в области Управление.
2. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле «Speed Reference» в области «Operating Mode Variables» > «Motor speed control mode».
3. Введите значение 0.8 (на единицу) в поле Speed Reference.
4. Откройте инспектор данных моделирования, выберите сигналы Speed_ref_PU и Speed_fb_PU и просмотрите отклик шага скорости.
5. Настройка коэффициентов усиления управления Kp и Ki для контроллера скорости. Выполните пошаговое изменение для проверки усиления контроллера.
В этом разделе содержится инструкция по созданию кода и запуску алгоритма ВОК на целевом оборудовании.
В примере используется хост и целевая модель. Модель хоста представляет собой пользовательский интерфейс к аппаратной плате контроллера. Модель хоста можно запустить на хост-компьютере. Предпосылкой для использования модели хоста является развертывание целевой модели на аппаратной плате контроллера. Главная модель использует последовательную связь для управления моделью, запуска (и управления) двигателя в выбранном рабочем режиме и контроля сигналов отладки модели.
Необходимое оборудование
Пример поддерживает эту конфигурацию оборудования. Имя целевой модели можно также использовать для открытия модели для соответствующей конфигурации оборудования из командной строки MATLAB ®.
LAUNCHXL-F28379D контроллер + BOOSTXL-DRV8305 инвертор: mcb_pmsm_operating_mode_f28379d
Для получения информации о соединениях, связанных с предыдущей конфигурацией аппаратных средств, см. раздел Конфигурации LAUNCHXL-F28069M и LAUNCHXL-F28379D.
Создание кода и выполнение модели на целевом оборудовании
1. Моделирование целевой модели и наблюдение за результатами моделирования.
2. Завершите аппаратные подключения.
3. Модель автоматически вычисляет значения смещения ADC (или текущего). Чтобы отключить эту функцию (включена по умолчанию), обновите значение 0 до переменного инвертора. ADCOffsetCalibEnable в сценарии инициализации модели.
Можно также вычислить значения смещения АЦП и обновить их вручную в сценариях инициализации модели. Для инструкций посмотрите Пробег 3-фазовые электродвигатели переменного тока в Контроле разомкнутого контура и Калибруйте Смещение ADC.
4. Вычислите значение смещения индекса квадратурного кодера и обновите его в сценариях инициализации модели, связанных с целевой моделью. Инструкции см. в разделе Калибровка смещения квадратурного кодера для двигателя PMSM.
5. Откройте целевую модель для конфигурации оборудования, которую необходимо использовать. Если требуется изменить настройки конфигурации оборудования по умолчанию для модели, см. раздел Параметры конфигурации модели.
6. Чтобы гарантировать, что CPU2 по ошибке не настроен, чтобы использовать периферию правления, предназначенную для CPU1, загрузите типовую программу к CPU2 LAUNCHXL-F28379D, например, программа, которая управляет синим CPU2 Во главе с использованием GPIO31 (c28379D_cpu2_blink.slx).
Примечание:
Не переключайтесь непосредственно между режимами работы с разомкнутым контуром, регулирования крутящего момента и регулирования скорости. Перед изменением режима работы всегда останавливайте двигатель.
Перед первым запуском двигателя в режиме управления скоростью запустите двигатель в разомкнутом контуре для определения индекса квадратного кодера. Это помогает плавно запускать двигатель в режиме управления скоростью по замкнутому контуру.
Инструкции по режиму выполнения с разомкнутым контуром:
1. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
2. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу.
3. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
4. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
5. Выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель.
6. Выберите Разомкнутый цикл (Open loop run), чтобы запустить двигатель.
7. Установите значения опорного напряжения и опорной скорости (в единицах измерения) в полях Voltage ref (PU) и Speed ref (PU), доступных в области Operating Mode Variables > Open-loop mode.
Инструкции по режиму регулирования крутящего момента:
1. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
2. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу.
3. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
4. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
5. Выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель.
6. Введите значение 0 (на единицу) в полях Id Ref (PU) и Iq Ref (PU) в области Переменные рабочего режима > Режим регулирования крутящего момента двигателя. Кроме того, установите ограничение скорости двигателя с помощью поля Speed limit (PU).
7. Выберите Управление крутящим моментом (Torque control) в области Управление (Control).
8. Переместите переключатель ползунка в положение Разблокировать (Unlock) в области Переменные рабочего режима (Operating Mode Variables) > Режим регулирования крутящего момента двигателя.
9. Выберите Iq_ref в поле Monitor Signal # 1 и Iq_meas в поле Monitor Signal # 2.
10. Введите значение 0.1 (на единицу) в поле Iq Ref (PU) (в области Operating Mode Variables) для запуска двигателя.
11. Откройте область в модели хоста и проконтролируйте Iq_ref и Iq_meas текущие сигналы.
Примечание.Двигатель может развивать высокие скорости, если вы работаете без нагрузки в этом рабочем режиме. Кроме того, двигатель не будет удовлетворять эталонному току Iq без нагрузки в этом рабочем режиме.
Инструкции по режиму управления скоростью:
1. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
2. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу.
3. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
4. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
5. Выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель.
6. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле Speed Ref (PU) в области «Operating Mode Variables» (Переменные рабочего режима) > «Motor speed control mode» (Режим управления скоростью двигателя).
7. Выберите Управление скоростью в области Управление.
8. Выберите Speed_ref в поле Monitor Signal # 1 и Speed_meas в поле Monitor Signal # 2.
9. Откройте область в модели хоста и отслеживайте Speed_ref и Speed_meas выходные сигналы.
Инструкции по настройке усиления контроллера крутящего момента:
1. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
2. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу.
3. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
4. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
5. Выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель.
6. Выберите Управление крутящим моментом (Torque control) в области Управление (Control).
7. Поверните переключатель ползуна в положение Pos lock в области Operating Mode Variables (переменные рабочего режима) > Motor torque mode (режим регулирования крутящего момента двигателя).
8. Выберите Id_ref в поле Monitor Signal # 1 и Id_meas в поле Monitor Signal # 2.
9. Введите значение 0.2 (на единицу) в поле Id Ref (PU) в области Operating Mode Variables.
10. Откройте область и проконтролируйте сигнал ответа на шаг.
11. Настройка коэффициентов усиления управления Kp и Ki для d-axis контроллер тока.
Инструкции по настройке усиления контроллера скорости:
1. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
2. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу.
3. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
4. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
5. Выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель.
6. Выберите Управление скоростью в области Управление.
7. Выберите Speed_ref в поле Monitor Signal # 1 и Speed_meas в поле Monitor Signal # 2.
8. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле Speed Ref (PU) в области «Operating Mode Variables» (Переменные рабочего режима) > «Motor speed control mode» (Режим управления скоростью двигателя).
9. Откройте область и просмотрите исходные и измеренные значения скорости.
10. Введите значение 0.8 (на единицу) в поле Speed Ref (PU).
11. Обратите внимание на реакцию шага скорости в области.
12. Настройка коэффициентов усиления управления Kp и Ki для контроллера скорости.
Инструкции по проверке модели установки:
1. Откройте целевую модель, включенную в этот пример.
2. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы смоделировать целевую модель.
3. Откройте подсистему mcb_pmsm_operating_mode_f28379d > Simulate Dashboard.
4. Если текущий режим работы отличается от управления скоростью, выберите «Остановить» в области «Управление», чтобы остановить двигатель. Выберите Управление скоростью в области Управление.
5. Введите значение 0.2 (на единицу) в поле «Speed Reference» в области «Operating Mode Variables» > «Motor speed control mode».
6. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле Speed Reference.
7. Откройте инспектор данных моделирования, выберите сигналы Speed_ref_PU и Speed_fb_PU и просмотрите отклик шага скорости.
8. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.
9. Щелкните гиперссылку модели-основы в целевой модели, чтобы открыть связанную модель-основу. Для открытия главной модели можно также использовать команду open_system:
open_system('mcb_host_mode_control.slx');
10. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.
11. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы запустить главную модель.
12. Выберите «Стоп» в области «Управление» главной модели, чтобы убедиться, что двигатель не работает.
13. Выберите Управление скоростью в области Управление.
14. Выберите Speed_ref в поле Monitor Signal # 1 и Speed_meas в поле Monitor Signal # 2.
15. Введите значение 0.2 (на единицу) в поле Speed Ref (PU) в области «Operating Mode Variables» (Переменные рабочего режима) > «Motor speed control mode» (Режим управления скоростью двигателя).
16. Откройте область и просмотрите исходные и измеренные значения скорости.
17. Введите значение 0.5 (на единицу) в поле Speed Ref (PU).
18. Обратите внимание на реакцию шага скорости в области.
19. Сравните ответы шага скорости, полученные на этапах 7 (с моделированием) и 18 (с генерацией кода).
ПРИМЕЧАНИЕ: В области усиления цикла управления необходимо ввести значения усиления, которые могут быть представлены типом данных, определенным в сценарии инициализации модели.
Дополнительные сведения о последовательной связи между моделью хоста и целевой моделью см. в разделе Связь хоста с целевой моделью.