基于Links-RT实时仿真系统的小功率电机系统控制开发平台具有如下特点：2系统特点低功率电机控制实验平台，以Links-RT实时仿真系统为核心的控制实验平台由实时仿真机、多功能采集卡、实时仿真软件包、电机对拖平台等组成。平台能够将在计算机上实现的控制算法模型与真实的被控对象联接在一起进行试验，在这种试验中控制器的动态特性、静态特性和非线性因素等都能真实地反映出来，为伺服控制系统的开发调试，提供半物理验证环境，可以对被控对象的电流环、速度环、位置环进行全环路控制器设计，可以为矢量控制、直接转矩控制等控制算法研究提供快速验证平台。1概述技术需求书半实物仿真伺服控制实验平台

3实验平台5.安全性：驱动箱供电电压24-60VDC，额定功率400W。4.DSP自动代码生成：支持Simulink模型转C语言源码的DSP代码自动生成功能；3.硬件资源：平台集成了实时仿真机（控制原型）、功率驱动模块、同步伺服电机对拖平台；2.平台应用：基于本平台，用户可进行伺服驱动调制方法研究（SVPWM）、控制算法研究（传统PID控制、分数阶控制、自抗扰控制等），参数辨识（最小二乘、相关辨识等）和自整定技术研究及其应用，以及无位置传感器控制技术研究及应用等；1.支持RCP快速原型设计：实现用户的MATLAB/Simulink仿真模型到嵌入式控制原型的自动转换；

4.同时，通过手动或程控调节张力控制器，可以动态调节磁粉制动器的反向转矩，并采集扭矩传感器信号，以此检验同步伺服电机和直流力矩电机在恒定或变负载的下控制效果。3.作为另外一种开发方式，驱动箱集成了DSP控制器和仿真器，开发主机通过USB线可实现Simulink开发编译生成的控制代码直接下载；实时仿真机运行伺服控制模型实时代码，并通过多功能采集卡与驱动箱连接，采集功率驱动器板的相电流、母线电压，以及电机编码器信号，输出3组（6路）互补型PWM信号直接控制驱动箱中三相逆变桥的IGBT导通或截止，进而实现对伺服电机的控制。输出2组（4路）互补型PWM信号直接控制驱动箱中两相逆变桥的IGBT导通或截止，进而实现对直流力矩电机的控制；用户首先在开发主机端，使用MATLABSimulink软件完成同步伺服电机和直流力矩电机控制系统建模，编译后生成嵌入式代码，下载到实时仿真机中运行；小功率电机控制实验平台主要由开发主机、实时仿真机、驱动箱、伺服电机台架和直流力矩电机台架组成，系统的典型工作流程是：3.1总体架构

1.开发主机：1台Windows工作站，提供电机控制系统建模和实验运行管理环境；平台系统硬件主要包括如下：3.2硬件架构图1系统总体架构图（同步电机部分）

同步电机台架

平台软件分为“上-下位机两部分”，主要包括：3.3软件架构5.直流力矩电机台架：包括直流力矩电机、安装底座以及联轴器、扭矩传感器、磁粉制动器等。4.同步电机台架：包括同步电机、安装底座以及联轴器、扭矩传感器、磁粉制动器等。3.驱动器箱：包含同步电机驱动器、直流电源、张力控制器等；2.实时仿真机：1台商业级嵌入式实时仿真设备，实时解算电机控制模型；

b)实时仿真引擎：实时引擎RT-Engine是Links-RT实时仿真软件包的一部分，部署在VxWorks系统上，为用户模型的启停操作、数据记录、上下位机通信等提供底层运行支持服务。a)伺服控制实时代码：由用户基于MATLABSimulink开发，并且已自动转换为VxWorks系统上可直接运行的二进制代码文件；2.下位机软件：基于VxWorks实时操作系统，实现电机控制系统模型的实时计算。b)实时仿真软件：平台提供Links-RT实时仿真软件包，支持用户的Simulink模型自动编译为实时仿真代码，并下载到实时仿真机中运行；a)建模软件：用户基于MATLABSimulink创建自定义电机控制仿真模型；1.上位机软件：基于Windows操作系统，提供系统建模、仿真运行管理功能。

◼硬盘：1TBSATA硬盘◼CPU：IntelCorei7-3555LE处理器，主频2.5GHz，运行VxWorks实时操作系统；（1）机箱本平台提供的实时仿真机，运行VxWorks实时操作系统，作为交流永磁同步电机控制实验平台的核心，将实时完成控制系统模型的解算，以及与外部实物设备的IO通信。具体配置如下：4.1实时仿真机4系统构成

表1板卡名称及描述本平台配置多个板卡，为伺服控制模型提供I/O接口能力，可直接对同步电机和直流力矩电机驱动器的IGBT进行开关控制，并通过DA输出控制负载电机加载力矩，以及通过脉冲采集通道采集扭矩传感器数据。板卡均提供VxWorks驱动，以及对应的MATLABSimulink模块库封装，设备包含板卡如表1所示。板卡◼适用场景：中等模型复杂度、中等信号传输带宽，适合打多数试验室仿真试验需求。◼IO扩展插槽：3个PCI+1个PCIEX4扩展插槽；◼内存：8GDDR4SDRAM；

c）磁粉制动器：额定转矩3N.m，配套高精度张力控制器。b）扭矩传感器：转矩量程5Nm，转速量程3000rpm，转矩精度±0.1%FS，最快采样速率1ms，输出频率5KHz~15KHz；a）同步电机：额定电压DC48V，额定电流12.5A，额定功率400W，额定转速3000rpm，额定转矩1.27Nm，编码器2500线（差分输出）1）平台包括：同步电机、安装底座以及联轴器、扭矩传感器、高精度磁粉制动器等。包括两个电机台架：4.2同步电机台架

定制实验桌，标配1.2米宽，0.75米高，桌面放置开发主机和实时仿真机。4.3实验桌c）磁粉制动器：额定转矩3N.m，配套高精度张力控制器。b）扭矩传感器：转矩量程5Nm，转速量程3000rpm，转矩精度±0.1%FS，最快采样速率1ms，输出频率5KHz~15KHz；a）直流伺服电机：额定电压DC24V，额定电流10A（暂定），额定功率250（暂定）W，额定转速4000rpm（暂定），额定转矩1.5Nm（暂定），编码器2500线（暂定）（差分输出）2）平台包括：直流力矩电机、安装底座以及联轴器、扭矩传感器、高精度磁粉制动器等。

4.5实验内容总功率：1kW。供电：交流单相三线220V，50Hz；建议实验区域：长：2米，宽：1.5米；占地面积：1.5米×1米；4.4部署条件

⚫伺服电机电流环PID控制实验⚫伺服电机开环控制实验⚫SVPWM电压空间矢量算法验证实验⚫多功能采集卡接口测试实验—PWM输出⚫多功能采集卡接口测试实验—相电流采集及坐标变换⚫多功能采集卡接口测试实验—编码器采集及转速计算

产品研发部项目组河南平原光电有限公司⚫FPGA自动代码生成及控制实验⚫DSP自动代码生成及控制实验⚫伺服电机带载测试实验⚫伺服电机速度环和电流环PID控制实验

2022年8月1日