Модели

Пример включает mcb_pmsm_freq_est_f28379d модели (целевой модели).

Эту модель можно использовать как для моделирования, так и для создания кода. Для открытия модели можно также использовать команду open_system.

open_system('mcb_pmsm_freq_est_f28379d.slx');

Дополнительные сведения о поддерживаемой конфигурации оборудования см. в разделе Необходимое оборудование в разделе Создание кода и развертывание модели на целевом оборудовании.

Необходимые продукты MathWorks ®

Для моделирования модели:

Для создания кода и развертывания модели:

1. Blockset™ управления двигателем

2. Встроенный кодер ®

3. Пакет поддержки встроенного кодера ® для процессоров Texas Instruments™ C2000™

4. Design™ управления Simulink

Предпосылки

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 motorParam переменная (в рабочем пространстве MATLAB ®) с расчетными параметрами 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 обновленного motorParam переменная рабочей области.

Моделирование модели

В этом примере поддерживается моделирование. Выполните следующие действия для моделирования модели.

1. Откройте целевую модель, включенную в этот пример.

2. Щелкните Выполнить (Run) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы смоделировать модель.

3. Щелкните Инспектор данных (Data Inspector) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы просмотреть и проанализировать результаты моделирования.

4. В целевой модели щелкните гиперссылку Plot freq response для построения графика частотной характеристики модели установки (sys_sim_id, sys_sim_iq, и sys_sim_spd переменные в рабочем пространстве), которые измеряют контур управления скоростью и текущий контур управления.

Создание кода и развертывание модели на целевом оборудовании

В этом разделе дается указание создать код, запустить алгоритм ВОК на целевом оборудовании, начать оценку частотного отклика и построить график данных FRE.

В этом примере используются 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. Модель хоста использует последовательную связь для команды целевой модели Simulink ® и запуска двигателя в замкнутом контуре управления.

Необходимое оборудование

В этом примере поддерживается такая конфигурация оборудования. Имя целевой модели можно также использовать для открытия модели из командной строки MATLAB ®.

ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании инвертора BOOSTXL-3PHGANINV убедитесь в наличии надлежащей изоляции между нижним слоем BOOSTXL-3PHGANINV и платой LAUNCHXL.

Для получения информации о соединениях, связанных с предыдущими конфигурациями 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 к переменной inverter.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 pmsm.PositionOffset доступна в сценарии инициализации модели, связанном 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. Загрузите типовую программу к CPU2 LAUNCHXL-F28379D, например, программа, которая управляет синим CPU2 Во главе с использованием GPIO31 (c28379D_cpu2_blink.slx), чтобы убедиться, что CPU2 не настроен по ошибке для использования периферийных устройств платы, предназначенных для CPU1.

7. Щелкните Создать, Развернуть и начать на вкладке Оборудование, чтобы развернуть целевую модель на оборудовании.

8. 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_pmsm_freq_host_f28379d.slx');

Дополнительные сведения о последовательной связи между моделью хоста и целевой моделью см. в разделе Связь хоста с целевой моделью.

9. В маске блока Host Serial Setup модели хоста выберите имя порта.

10. Для запуска двигателя измените положение переключателя «Пуск/Останов двигателя» на «Вкл».

11. Обновите значение Ссылочная скорость (Reference Speed) в главной модели.

12. Выберите сигнал отладки, который требуется контролировать, в разделе Сигналы отладки модели хоста. Наблюдайте за этими сигналами в области времени SelectedSignals.

13. Нажмите кнопку FRE Trigger для запуска процесса FRE на целевом оборудовании.

14. Выберите Position & Raw FRE data в разделе Debug signals модели хоста, чтобы начать прием необработанных данных FRE от целевого аппаратного обеспечения. Индикатор состояния FRE становится желтым, указывая, что модель хоста получает необработанные данные FRE от целевого аппаратного обеспечения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Индикатор показывает правильное состояние только при выборе Position & Raw FRE data в разделе Debug signals. В противном случае светодиодный индикатор остается серым.

15. Проверьте состояние светодиодного индикатора состояния FRE в модели хоста. Светодиодный индикатор становится зеленым после того, как модель хоста получает все необработанные данные FRE от целевого аппаратного обеспечения.

16. Нажмите кнопку FRE Plot для построения графика необработанных данных FRE, полученных от целевого оборудования.

17. На главной модели нажмите кнопку Остановить (Stop) на вкладке Моделирование (Simulation), чтобы остановить моделирование.

18. Щелкните гиперссылку сравнения в главной модели, чтобы построить график необработанных данных FRE, сгенерированных во время моделирования и совместного запуска оборудования, и сравнить их.

Для точного сравнения рекомендуется использовать одинаковую контрольную скорость во время моделирования и при выполнении примера на целевом оборудовании.

Примечание:

Конфигурирование блока оценки частотного отклика

Настройте следующие параметры в маске блока оценки частотного отклика (из панели инструментов Simulink Control Design™):

ПРИМЕЧАНИЕ: По умолчанию в модели используется массив размером пятнадцать. Однако можно настроить размер массива.

Значение сигнала запуска/останова 1 начавший эксперимент FRE должен измениться на 0 только после завершения возмущений и тестов для всех частот и завершения эксперимента FRE.

Большая амплитуда создает возмущения при работе двигателя. Слишком низкая амплитуда приводит к неточности FRE.

Дополнительные сведения о блоке оценки частотного отклика см. в разделе Оценка частотного отклика (Simulink Control Design).

Выход блока оценки частотной характеристики

Блок оценки частотного отклика (подключенный к каждому PI-контроллеру) выполняет эксперимент FRE, прерывая выход PI-контроллера, используя последовательность частот, сохраненных в fre.i_freq.

Для каждого сигнала возмущения (представленного частотой) блок оценивает частотную характеристику установки в виде комплексного числа. Поэтому блок использует массив частот для генерации массива комплексных чисел (необработанных данных FRE).

Сформированная последовательность комплексных чисел содержит информацию, относящуюся к коэффициенту усиления и фазовой задержке.

Контроль экспериментов FRE

Алгоритм подсистемы управления конечным автоматом включает три блока оценки частотного отклика по одному (и, следовательно, выполняет три эксперимента FRE) в следующем порядке, используя входной порт запуска/остановки блока оценки частотного отклика:

1. Блок FRE, подключенный к контуру управления идентификатором

2. Блок FRE, подключенный к контуру управления Iq

3. Блок ПРС, подключенный к контуру регулирования скорости

Управление конечным автоматом гарантирует, что интервал времени между сигналами запуска и остановки больше или равен длине эксперимента FRE (как показано в диалоговом окне блока оценки частотного отклика). Поэтому при изменении частот сигнала возмущения убедитесь, что управление конечным автоматом посылает сигнал остановки только после завершения эксперимента FRE.

Дополнительные сведения о блоке оценки частотного отклика см. в разделе Оценка частотного отклика (Simulink Control Design).

График частотной характеристики после моделирования

После завершения моделирования целевая модель сохраняет частотную характеристику (или необработанные данные FRE) в следующих переменных рабочей области:

Если щелкнуть гиперссылку Plot freq response на целевой модели, она отобразит частотную характеристику для трех контроллеров PI.

Целевая модель использует эти команды для построения графика частотных характеристик, отображаемых тремя контроллерами PI:

Частотная характеристика PI-контроллера Id current:

sys_sim_id = frd(out.Idfreqdata,fre.i_freq*2*pi);

bode(sys_sim_id);

Частотная характеристика PI-контроллера тока Iq:

sys_sim_iq = frd(out.Iqfreqdata,fre.i_freq*2*pi);

bode(sys_sim_iq);

Частотная характеристика контроллера скорости PI:

sys_sim_spd = frd(out.Spdfreqdata,fre.spd_freq*2*pi);

bodeplot(sys_sim_spd);

Дополнительные сведения об этих командах см. в следующих файлах:

Отправка необработанных данных FRE в модель хоста

При запуске целевой модели на аппаратном обеспечении она непрерывно передает необработанные данные FRE в модель хоста.

Целевая модель разбивает всю последовательность комплексных чисел (или необработанных данных FRE) из каждого блока FRE на вещественные и мнимые массивы и добавляет заголовки для их разделения. Этот формат используется для отправки необработанных данных FRE из каждого блока FRE в модель хоста с использованием последовательной связи.

График частотного отклика при использовании целевого оборудования

После получения сообщения от целевого оборудования модель хоста расшифровывает сообщение и сохраняет массив комплексных чисел (необработанные данные FRE) в следующих переменных рабочей области:

При нажатии кнопки FRE Plot главная модель отображает частотный отклик для трех контроллеров PI.

Главная модель использует эти команды для построения графика частотных характеристик, наблюдаемых для трех контроллеров PI:

Частотная характеристика PI-контроллера Id current:

sys_hw_id=frd(IdFreqData.signals.values,fre.i_freq*2*pi);

bode(sys_hw_id);

Частотная характеристика PI-контроллера тока Iq:

sys_hw_iq=frd(IqFreqData.signals.values,fre.i_freq*2*pi);

bode(sys_hw_iq);

Частотная характеристика контроллера скорости PI:

sys_hw_spd=frd(SpdFreqData.signals.values,fre.spd_freq*2*pi);

bode(sys_hw_spd);

Дополнительные сведения об этих командах см. в следующих файлах:

Усиление настройки PI-контроллера

Эти шаги описывают настройку и определение коэффициентов усиления для контроллеров Id current, Iq current и speed PI:

1. Перейдите в панель инструментов Simulink > Apps и откройте приложение PID Tuner.

2. На вкладке «PID-тюнер» выберите «PI» для «Type», «Parallel» для «Form» и «Frequency» для «Domain».

3. На вкладке PID Tuner выберите Plant > Import.

4. В окне Импорт линейной системы (Import Linear System) выберите sys_sim_id и щелкните Импорт (Import), чтобы импортировать данные FRE для контроллера PI идентификатора.

5. Выберите Add Plot (Добавить график) > Bode (Моде) > Open-loop (Разомкнутый контур), чтобы открыть график с разомкнутым контуром для контроллера PI идентификатора.

6. Используйте раздел Tuning Tools во вкладке PID Tuner, чтобы настроить пропускную способность и край фазы и наблюдать результаты в графиках Боде завода и разомкнутом контуре.

7. После завершения настройки нажмите Show Parameters, чтобы отобразить настроенные параметры контроллера Kp и Ki для идентификатора текущего PI контроллера.

8. Повторите шаги 3-7, выбрав sys_sim_iq в окне Импорт линейной системы (Import Linear System), чтобы получить настроенные параметры Kp и Ki для контроллера Iq PI.

9. Обновление значений коэффициента усиления Kp и Ki для текущих PI контроллеров Id и Iq в сценарии инициализации примерной модели mcb_pmsm_freq_est_f28379d.slx. Инструкции см. в разделе Оценка контрольных выигрышей от параметров двигателя.

10. Снова выполните оценку частотного отклика с использованием обновленного коэффициента усиления контроллера PI путем моделирования примера или его запуска на целевом оборудовании.

11. Выполните шаги 3-7, выбрав sys_sim_spd в окне Импорт линейной системы (Import Linear System), чтобы получить настроенные параметры Kp и Ki для контроллера PI скорости.

См. также

Другие возможности

Можно попытаться оценить передаточные функции и модели пространства состояний из данных FRE, используя следующие функции из Toolbox™ Идентификация системы: