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產(chǎn)品中心

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伺服電機控制實驗室建設案例
產(chǎn)品簡介:

伺服電機控制實驗室建設案例:實時性能:實時仿真機底層采用VxWorks實時操作系統(tǒng),周期定時抖動小于20us,可實現(xiàn)控制周期50us~100us的電機控制系統(tǒng)半實物仿真驗證;

產(chǎn)品型號:

更新時間:2024-11-19

廠商性質(zhì):代理商

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產(chǎn)品介紹

1. 概述

當前在本科階段的電機實驗教學中,直流電機、三相異步電機等傳統(tǒng)電機實驗平臺建設已相對完善。近年來,隨著計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡和通信技術(shù)的發(fā)展,自動控制技術(shù)中的電機及電力拖動領域出現(xiàn)了許多新方法、新技術(shù)。特種電機實驗室旨在拓展學生的實踐范圍,在傳統(tǒng)電機實驗的基礎上,引入更多的特種類型電機,包括:交流永磁同步電機、直流無刷電機、步進電機和開關磁阻電機。通過特種電機實驗室的建設,讓學生接觸更多不同類型電機的工作特性,并掌握對應的電機控制技術(shù)。

在具體實驗平臺建設上,本著將科研與教學結(jié)合,將之前僅用于研究生實驗的半實物仿真技術(shù)引入本科教學環(huán)節(jié),讓更多的高年級本科生能在學校階段接觸更優(yōu)良的電機控制系統(tǒng)設計方法和實驗手段,為將來走向工作崗位或繼續(xù)深造拓寬眼界、夯實基礎。

2 .伺服電機控制實驗室建設案例特征優(yōu)勢

?支持RCP快速原型設計:實現(xiàn)用戶的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自動轉(zhuǎn)換;

?實時性能:實時仿真機底層采用VxWorks實時操作系統(tǒng),周期定時抖動小于20us,可實現(xiàn)控制周期50us~100us的電機控制系統(tǒng)半實物仿真驗證;

?平臺應用:基于本平臺,用戶可進行伺服驅(qū)動調(diào)制方法研究(SVPWM)、控制算法研究(傳統(tǒng)PI控制、分數(shù)階控制、控自抗擾控制、滑模變結(jié)構(gòu)制、反步控制等),參數(shù)辨識(最小二乘、相關辨識等)和自整定技術(shù)研究及其應用,以及無位置傳感器控制技術(shù)研究及應用等;

?適用電機種類:交流永磁同步電機、直流無刷電機、步進電機和開關磁阻電機;

?硬件資源:平臺集成了實時仿真機(控制原型)、功率驅(qū)動模塊、多電機實驗臺等;

?DSP自動代碼生成:支持Simulink模型轉(zhuǎn)C語言源碼的DSP代碼自動生成功能;

?安全性:平臺集成了過壓、過流、剎車制動等硬件保護功能,以及PWM死區(qū)時間設置錯誤等軟件保護功能,確保用戶設備安全。

3.實驗室總體設計

特種電機控制實驗室計劃布置15套小功率+2套中功率多電機控制半實物實驗平臺,每套設備可滿足2~3人完成電機控制率設計相關的實驗。下圖是實驗室設備整體規(guī)劃布局:

伺服電機控制實驗室建設案例

圖1 實驗室布局圖

實驗室布局說明(具體可根據(jù)實際情況調(diào)整):

房間:15*7m,*2,窗戶*4,層高:2.4 m(正常辦公室層高即可)

實驗桌*17:1.5*0.8m,擺放電腦*17

講臺*1:2.0*1.0m,擺放電腦*1,其他設備若干

供電:單相交流220V,50Hz,20kW;

4.伺服電機控制實驗室建設案例實驗設備構(gòu)成

4.1小功率多電機控制半實物實驗平臺

小功率多電機控制半實物實驗平臺主要由開發(fā)主機、實時仿真機和多電機實驗箱組成,系統(tǒng)的典型工作流程是:

1)用戶首先在開發(fā)主機端,使用MATLAB Simulink軟件完成電機控制系統(tǒng)建模,編譯后生成嵌入式代碼,下載到實時仿真機中運行;

2)實時仿真機運行電機控制模型實時代碼,并通過I/O接口與多電機實驗箱連接,采集驅(qū)動模塊的相電流、電壓信號,以及霍爾、編碼器等電機信號,同時輸出AO、PWM、DO等控制信號;

3)多電機實驗箱中的4個電機驅(qū)動模塊,接收實時仿真機控制信號,最終輸出驅(qū)動電流帶動4臺電機工作。

系統(tǒng)的總體架構(gòu)如下圖所示:

 伺服電機控制實驗室建設案例

4.1中功率多電機控制半實物實驗平臺

中功率多電機控制半實物實驗平臺主要由開發(fā)主機、實時仿真機、電機對拖平臺組成,系統(tǒng)的典型工作流程是:

1)用戶首先在開發(fā)主機端,使用MATLAB Simulink軟件完成電機控制系統(tǒng)建模,編譯后生成嵌入式代碼,下載到實時仿真機中運行;

2)實時仿真機運行控制模型實時代碼,并通過多功能采集卡與研發(fā)型驅(qū)動器連接,采集驅(qū)動器的相電流、母線電壓、編碼器信號,輸出3組(6路)互補型PWM信號直接控制研發(fā)型驅(qū)動器(驅(qū)動側(cè))中三相逆變橋的IGBT導通或截止,進而實現(xiàn)對驅(qū)動電機的控制;

3)同時,實時仿真機通過模擬量控制商業(yè)型驅(qū)動器(負載側(cè)),使負載電機向同軸連接的驅(qū)動電機施加期望的反向轉(zhuǎn)矩,并采集扭矩傳感器信號,以此檢驗驅(qū)動電機在恒定或變負載的下控制效果。

系統(tǒng)的總體架構(gòu)如下圖所示:

伺服電機控制實驗室建設案例


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