專利名稱：永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，對于永磁同步電機(jī)(PMSM)伺服控制系統(tǒng)的仿真，主要是借助于Matlab/Simulink建立永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的原理及算法在Matlab/Simulink中搭建控制模型實(shí)現(xiàn)的。這種數(shù)學(xué)仿真的方法雖然模型經(jīng)濟(jì)、修改方便、周期短，但是它僅僅是獨(dú)立于實(shí)際工程的手段，與工程實(shí)際有較大距離，難以準(zhǔn)確反映電機(jī)各項(xiàng)動態(tài)性能，不能為實(shí)際PMSM控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)。半物理仿真技術(shù)能夠克服數(shù)學(xué)仿真的弊端，已被應(yīng)用到工程機(jī)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(jī)半物理仿真的伺服系統(tǒng)控制系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)仍沒有相關(guān)的應(yīng)用和開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)C機(jī)中構(gòu)建的PMSM數(shù)學(xué)模型與PMSM控制器進(jìn)行信息通信，形成接近工程實(shí)際，易于驗(yàn)證的閉環(huán)物理環(huán)境，克服了目前技術(shù)不能準(zhǔn)確地反映電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的動態(tài)性能的缺點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案—種永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括PC機(jī)、信號轉(zhuǎn)換器、PMSM伺服控制器，其中，PC機(jī)通過信號轉(zhuǎn)換器與PMSM伺服控制器連接，PC機(jī)將PMSM模型的控制參數(shù)通過信號轉(zhuǎn)換器發(fā)送給PMSM控制器進(jìn)行處理，處理結(jié)果經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器返回PC機(jī)控制PMSM模型，同時PC機(jī)采集PMSM模型當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)對PMSM模型控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，形成物理閉環(huán)；所述信號轉(zhuǎn)換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉(zhuǎn)串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機(jī)通過USB轉(zhuǎn)串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接。本實(shí)用新型還包括如下其他技術(shù)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(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)串口芯片采用PL2303hx。本實(shí)用新型的有益效果如下在PC機(jī)中構(gòu)建PMSM數(shù)學(xué)模型，通過信號轉(zhuǎn)換器與控制器進(jìn)行連接，不僅能使仿真能更大程度接近工程實(shí)際，正確反映伺服控制系統(tǒng)各項(xiàng)動態(tài)性能；與全實(shí)物仿真系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型又具有研制費(fèi)用低、簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。

[0012]圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是信號轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)，包括PC機(jī)、信號轉(zhuǎn)換器、PMSM伺服控制器，其中，PC機(jī)通過信號轉(zhuǎn)換器與PMSM伺服控制器連接，信號轉(zhuǎn)換器用于在PC機(jī)與PMSM伺服控制器間轉(zhuǎn)換數(shù)字與模擬信號，PC機(jī)將PMSM模型的控制參數(shù)通過信號轉(zhuǎn)換器發(fā)送給PMSM控制器進(jìn)行處理，處理結(jié)果經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器返回PC機(jī)控制PMSM模型，同時PC機(jī)采集PMSM模型當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)對PMSM模型控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，形成物理閉環(huán)。 如圖2所示，信號轉(zhuǎn)換器用以實(shí)現(xiàn)虛擬物理信號與真實(shí)物理信號的轉(zhuǎn)換，信號轉(zhuǎn)換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉(zhuǎn)串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機(jī)通過USB轉(zhuǎn)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(wǎng)接口、GPI0、ADC)以滿足通信需要；通信及JATG下載采用STM8S103芯片，USB轉(zhuǎn)串口芯片采用PL2303hx。PC機(jī)中安裝MATLAB，利用MATLAB中的simulink工具箱建立PMSM數(shù)學(xué)模型。本實(shí)用新型的工作過程如下將信號轉(zhuǎn)換器的USB接口與PC機(jī)的USB接口相連，再將信號轉(zhuǎn)換器的A/D、D/A接口與PMSM控制器連接，信號轉(zhuǎn)換器上電。PC機(jī)使用MATLAB中simul ink工具箱建立PMSM數(shù)學(xué)模型，并將其生成動態(tài)鏈接庫(dll文件)，然后通過在C#實(shí)現(xiàn)動態(tài)鏈接庫的調(diào)用來完成C# (UI)中的參數(shù)與PMSM電機(jī)模型的參數(shù)的通信，PC機(jī)將PMSM模型控制參數(shù)通過USB2. 0發(fā)送給PMSM控制器進(jìn)行處理，信號轉(zhuǎn)換器將PC機(jī)傳來的虛擬物理信號轉(zhuǎn)換成真實(shí)物理信號，然后傳送給PMSM控制器；同時，由PMSM控制器發(fā)出控制信號，信號轉(zhuǎn)換器將PMSM控制器發(fā)來的真實(shí)物理信號轉(zhuǎn)化成虛擬物理信號傳送給PC機(jī)中的PWSM模型，PC機(jī)一方面接收數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的控制信號對PMSM電機(jī)模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，另一方面，PC機(jī)采集PMSM數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)參數(shù)并將其傳送到信號轉(zhuǎn)換器，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為真實(shí)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(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳給PC機(jī)被控對象的數(shù)學(xué)模型，如此反復(fù)的運(yùn)行就形成了一個閉環(huán)的半物理仿真系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng),其特征在于,包括PC機(jī)、信號轉(zhuǎn)換器和PMSM控制器，其中，PC機(jī)通過信號轉(zhuǎn)換器與PMSM伺服控制器連接，PC機(jī)將PMSM模型的控制參數(shù)通過信號轉(zhuǎn)換器發(fā)送給PMSM控制器進(jìn)行處理，處理結(jié)果經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器返回PC機(jī)控制PMSM模型，同時PC機(jī)采集PMSM模型當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)對PMSM模型控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，形成物理閉環(huán)；所述信號轉(zhuǎn)換器包括主控芯片、通信及JTAG下載芯片和USB轉(zhuǎn)串口芯片，其中，通信及JTAG下載芯片與主控芯片連接，PC機(jī)通過USB轉(zhuǎn)串口芯片與通信及JTAG下載芯片連接。
2.如權(quán)利要求I所述的永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述主控芯片采用STM32F103ZCT6。
3.如權(quán)利要求I所述的永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述通信及JTAG下載采用STM8S103芯片。
4.如權(quán)利要求I所述的永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)串口芯片采用PL2303hx。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種永磁同步電機(jī)伺服控制器半物理仿真系統(tǒng)，包括PC機(jī)、信號轉(zhuǎn)換器、PMSM伺服控制器，信號轉(zhuǎn)換器在PC機(jī)與PMSM伺服控制器間轉(zhuǎn)換數(shù)字與模擬信號，PC機(jī)將PMSM模型的控制參數(shù)發(fā)送給PMSM伺服控制器進(jìn)行處理，處理結(jié)果經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器返回PC機(jī)控制PMSM模型，同時PC機(jī)采集PMSM模型當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)對PMSM模型控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；信號轉(zhuǎn)換器包括主控芯片、下載通信芯片和USB轉(zhuǎn)串口芯片，下載通信芯片與主控芯片連接，PC機(jī)通過USB轉(zhuǎn)串口芯片與通信下載芯片連接。本實(shí)用新型能將PC機(jī)中構(gòu)建的PMSM數(shù)學(xué)模型與PMSM控制器進(jìn)行信息通信，形成接近工程實(shí)際，易于驗(yàn)證的閉環(huán)物理環(huán)境，研制費(fèi)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(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者余繼權(quán), 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(xué)