永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，包括PC機、信號轉換器、PMSM伺服控制器，信號轉換器在PC機與PMSM伺服控制器間轉換數字與模擬信號，PC機將PMSM模型的控制參數發送給PMSM伺服控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整；信號轉換器包括主控芯片、下載通信芯片和USB轉串口芯片，下載通信芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信下載芯片連接。本實用新型專利技術能將PC機中構建的PMSM數學模型與PMSM控制器進行信息通信，形成接近工程實際，易于驗證的閉環物理環境，研制費用低、簡單易行。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統。
技術介紹
目前，對于永磁同步電機(PMSM)伺服控制系統的仿真，主要是借助于Matlab/Simulink建立永磁同步電機的數學模型，采用電壓空間矢量脈寬調制(SVPWM)的原理及算法在Matlab/Simulink中搭建控制模型實現的。這種數學仿真的方法雖然模型經濟、修改方便、周期短，但是它僅僅是獨立于實際工程的手段，與工程實際有較大距離，難以準確反映電機各項動態性能，不能為實際PMSM控制系統的設計提供有效依據。半物理仿真技術能夠克服數學仿真的弊端，已被應用到工程機械的操作裝置、汽車電子控制器的研究以及模擬飛行控制器等，但是，目前針對永磁同步電機半物理仿真的伺服系統控制系統在行業內仍沒有相關的應用和開發。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本技術的目的在于，提供一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，該系統能夠將PC機中構建的PMSM數學模型與PMSM控制器進行信息通信，形成接近工程實際，易于驗證的閉環物理環境，克服了目前技術不能準確地反映電機伺服控制系統的動態性能的缺點。為了達到上述目的，本技術采用如下的技術解決方案—種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，其特征在于，包括PC機、信號轉換器、PMSM伺服控制器，其中，PC機通過信號轉換器與PMSM伺服控制器連接，PC機將PMSM模型的控制參數通過信號轉換器發送給PMSM控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整，形成物理閉環；所述信號轉換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接。本技術還包括如下其他技術特征所述主控芯片采用STM32F103ZCT6。所述通信及JTAG下載采用STM8S103芯片。所述轉USB轉串口芯片采用PL2303hx。本技術的有益效果如下在PC機中構建PMSM數學模型，通過信號轉換器與控制器進行連接，不僅能使仿真能更大程度接近工程實際，正確反映伺服控制系統各項動態性能；與全實物仿真系統相比，本技術又具有研制費用低、簡單易行等優點。附圖說明圖I是本技術的系統結構示意圖。圖2是信號轉化器的結構示意圖。以下結合附圖對本技術進一步說明。具體實施方式如圖I所示，本技術的永磁同步電機伺服控制系統，包括PC機、信號轉換器、PMSM伺服控制器，其中，PC機通過信號轉換器與PMSM伺服控制器連接，信號轉換器用于在PC機與PMSM伺服控制器間轉換數字與模擬信號，PC機將PMSM模型的控制參數通過信號轉換器發送給PMSM控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整，形成物理閉環。 如圖2所示，信號轉換器用以實現虛擬物理信號與真實物理信號的轉換，信號轉換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接；其中，主控芯片采用 STM32F103ZCT6，芯片 STM32F103ZCT6 上有多個模塊接口(DAC、SPI、USART、SD 卡、以太網接口、GPI0、ADC)以滿足通信需要；通信及JATG下載采用STM8S103芯片，USB轉串口芯片采用PL2303hx。PC機中安裝MATLAB，利用MATLAB中的simulink工具箱建立PMSM數學模型。本技術的工作過程如下將信號轉換器的USB接口與PC機的USB接口相連，再將信號轉換器的A/D、D/A接口與PMSM控制器連接，信號轉換器上電。PC機使用MATLAB中simul ink工具箱建立PMSM數學模型，并將其生成動態鏈接庫(dll文件)，然后通過在C#實現動態鏈接庫的調用來完成C# (UI)中的參數與PMSM電機模型的參數的通信，PC機將PMSM模型控制參數通過USB2. 0發送給PMSM控制器進行處理，信號轉換器將PC機傳來的虛擬物理信號轉換成真實物理信號，然后傳送給PMSM控制器；同時，由PMSM控制器發出控制信號，信號轉換器將PMSM控制器發來的真實物理信號轉化成虛擬物理信號傳送給PC機中的PWSM模型，PC機一方面接收數據，根據接收到的控制信號對PMSM電機模型參數進行調整，另一方面，PC機采集PMSM數學模型的狀態參數并將其傳送到信號轉換器，經信號轉換器將其轉換為真實物理信號傳送給控制器，然后在控制器中完成控制算法，再將處理后的控制信號經過信號轉換器轉換后傳給PC機被控對象的數學模型，如此反復的運行就形成了一個閉環的半物理仿真系統。權利要求1.一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統,其特征在于,包括PC機、信號轉換器和PMSM控制器，其中，PC機通過信號轉換器與PMSM伺服控制器連接，PC機將PMSM模型的控制參數通過信號轉換器發送給PMSM控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整，形成物理閉環；所述信號轉換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接。2.如權利要求I所述的永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，其特征在于，所述主控芯片采用STM32F103ZCT6。3.如權利要求I所述的永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，其特征在于，所述通信及JTAG下載采用STM8S103芯片。4.如權利要求I所述的永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，其特征在于，所述轉USB轉串口芯片采用PL2303hx。專利摘要本技術公開了一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，包括PC機、信號轉換器、PMSM伺服控制器，信號轉換器在PC機與PMSM伺服控制器間轉換數字與模擬信號，PC機將PMSM模型的控制參數發送給PMSM伺服控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整；信號轉換器包括主控芯片、下載通信芯片和USB轉串口芯片，下載通信芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信下載芯片連接。本技術能將PC機中構建的PMSM數學模型與PMSM控制器進行信息通信，形成接近工程實際，易于驗證的閉環物理環境，研制費用低、簡單易行。文檔編號H02P21/00GK202513871SQ20122013763公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日專利技術者余繼權, 劉承桓, 劉營濤, 葉洪, 李煒, 楊華新, 王國慶, 袁明, 賀新剛, 錢萬濤 申請人:長安大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種永磁同步電機伺服控制器半物理仿真系統，其特征在于，包括PC機、信號轉換器和PMSM控制器，其中，PC機通過信號轉換器與PMSM伺服控制器連接，PC機將PMSM模型的控制參數通過信號轉換器發送給PMSM控制器進行處理，處理結果經信號轉換器返回PC機控制PMSM模型，同時PC機采集PMSM模型當前狀態參數，根據當前狀態參數對PMSM模型控制參數進行調整，形成物理閉環；所述信號轉換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機通過USB轉串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國慶，錢萬濤，余繼權，賀新剛，劉營濤，李煒，葉洪，袁明，劉承桓，楊華新，
申請(專利權)人：長安大學，
類型：實用新型
國別省市：