基于V流程的电机控制软件开发解决方案

针对电机控制软件开发的V流程，为大家提供整套解决方案，覆盖V开发流程的5个应用场景：

1)                      Desktop Simulation桌面仿真(也称为System Simulation系统仿真，Offline Simulation离线仿真)；

2)                      Rapid Control Prototyping(RCP)快速控制原型；

3)                      Code Generation代码生成；

4)                      Hardware-in-the-loop(HIL) Test硬件在环测试；

5)                      Validation验证（实物测试）；

图1 V开发流程

遵循V开发流程，可有效降低电机控制算法开发的难度，优化算法性能，提高算法可靠性，从仿真世界逐步逼近到真实世界。

图2 从仿真世界逐步逼近到真实世界

——场景1：Desktop Simulation桌面仿真——

针对Simulink环境的Desktop Simulation，提供整套基于Simulink基本模块搭建的电机控制仿真模型，主要的模型如下表所示：

表1 Desktop Simulation Motor Control Simulink Model

此外，模型还包括PWM比较器、死区时间等模块，以及同步采样等功能；具体细节可参考公众号文章《永磁同步电机控制系统仿真系列文章》。此外，可提供模型的定制化开发服务。

控制器（电机控制算法和PWM算法）和被控对象（逆变器、电机、负载）的Simulink模型，100%白盒，无S-Function封装，可方便进行二次开发。可通过代码生成工具，部署至Speedgoat实时仿真器的CPU和FPGA中，以及TI (Texas Instruments) C2000 Processor中。

图3 控制器和被控对象Simulink模型的部署

表2 控制器和被控对象Simulink模型的5种应用场景

注：HCIP（HDL Coder Integration Package）是Speedgoat公司开发的基于HDL Coder的，针对Speedgoat FPGA板卡的板级支持包，可降低FPGA 的算法开发难度，加快FPGA的算法开发进度。

图 4 PMSM FOC控制算法的Simulink模型

视频1 电机转速从0 rpm增至9000 rpm再减至0 rpm，开关频率5kHz，死区时间2μs

——场景2：Rapid Control Prototyping快速控制原型——

针对RCP快速控制原型，提供三种控制器硬件，用户根据需求选择。详细硬件参数请参考Speedgoat官网https://www.speedgoat.com/；

表3 电机控制RCP控制器规格

图5 Speedgoat实时仿真器：Baseline（左）、Mobile（右）、Performance（后）

每种RCP控制器可同时控制电机的数量，受到电机类型，控制频率，模型的复杂程度，IO接口的数量等因素影响，需综合评估确定。

目前可提供的逆变器规格如下表4所示，其他规格可根据用户需求定制开发，或集成第三方逆变器。此外还可提供用于连接RCP控制器与逆变器的信号调理系统开发服务。

表4 逆变器规格

图6 1kW逆变器

视频2 Speedgoat永磁同步电机的快速控制demo

——场景3：Code Generation代码生成——

针对代码生成，可以利用Embedded Coder Support Package for Texas Instruments C2000 Processors工具箱将Simulink模型转换为C/C++代码，下表是

结合MathWorks公司的Motor Control Blockset可加快控制算法开发过程。

图7 LAUNCHXL-F28379D C2000 Delfino MCUs F28379D LaunchPad Development Kit

——场景4：Hardware-in-the-loop Test硬件在环测试——

熠速作为业内专业的HIL设备提供商，已经为众多客户集成多套基于Speedgoat实时仿真器的MCU HIL测试系统。可提供Speedgoat实时仿真器、机柜集成、信号调理机箱、BOB、各种电机（异步电机、永磁电机、BLDC、直线电机、多相电机等）模型、开闭环调试、自动化测试等服务，及交钥匙工程。

图8 MCU HIL测试系统（38U全尺寸机柜）

图9 MCU HIL测试系统（桌面式）

图10 MCU HIL 测试波形（依次为转速，转矩，dq轴电流，位置，三相电流）

图11 基于Simulink Test的MCU HIL自动化测试

——场景5：Validation验证——

熠速可提供性价比高的小功率（20kW以下）电机测试台。详细技术规格可根据用户需求定制开发。

图12 小功率电机测试台1

图13 小功率电机测试台2

图14 小功率电机测试台3

——总结——

针对电机控制软件开发的V流程，为大家提供整套解决方案，覆盖V开发流程的5个应用场景，包括以下产品和服务：

1. 控制器和被控对象的Simulink模型，100%白盒，无S-Function封装，可方便进行二次开发。可通过代码生成工具，部署至Speedgoat实时仿真器的CPU和FPGA中，以及TI C2000 Processor中。
2. 电机控制算法Simulink模型的定制化开发以及培训。
3. 三种RCP控制器，可同时控制1台或多台电机。
4. 三种逆变器，其他规格可根据用户需求定制开发，或集成第三方逆变器。
5. MCU HIL测试台架，从桌面式到38U全尺寸。
6. 小功率电机测试台架，以及信号调理系统定制化开发。