基于dSPACE開關磁阻電機控制器開發(fā)方法

本文提出了一種基于dSPACE 半實物仿真環(huán)境下，開關磁阻電機控制器的開發(fā)方法。通過dSPACE系統(tǒng)與實際驅(qū)動電路相結合，建立了開關磁阻電機控制器的開發(fā)平臺，能夠方便有效地實現(xiàn)多種開關磁阻電機控制算法。該平臺的硬件部分由dSPACE 系統(tǒng)的硬件部分結合電機的驅(qū)動電路，驅(qū)動電路根據(jù)不同的電機開發(fā)需求設計。開發(fā)平臺的軟件部分包括模塊化建模工具MATLAB/Simulink，與綜合實驗和測試軟件ControlDesk。通過開發(fā)平臺的建立，歸納出一套開關磁阻電機控制器的開發(fā)方法。該方法在MATLAB/Simulink 下建立的仿真模型通過ControlDesk 在線修調(diào)參數(shù)，同時自動生成控制代碼。與傳統(tǒng)方法相比，該方法能顯著的縮短控制器的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
開關磁阻電機（SRM）因結構簡單、堅固耐用、高起動轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點，廣泛應用于家用電器、伺服系統(tǒng)、電動車輛等方面。同時，開關磁阻電機系統(tǒng)因其轉(zhuǎn)矩脈動大，噪音高等缺點影響了開關磁阻電機應用領域的進一步拓寬。另一方面，由于開關磁阻電機自身的電磁原理和特點，很難建立精確的電機數(shù)學模型，在電機結構上進行改進將花費很大的精力。因此實際應用中，一般開發(fā)復雜控制算法的控制器來滿足需求。近年來，復雜的控制算法不斷應用于開關磁阻電機控制器的開發(fā)。[1]這些復雜算法需要比較多的代碼編寫與調(diào)試時間，這也決定著整個系統(tǒng)的開發(fā)周期與開發(fā)成本。
開關磁阻電機伺服控制器的傳統(tǒng)開發(fā)過程通常是先按照被控對象控制性能指標制定整體方案，然后進行硬件制作與軟件編寫工作。當前，開關磁阻電機控制器的硬件結構已經(jīng)比較成熟，只需要根據(jù)實際電機的結構即可確定；相比較而言，復雜的控制算法需要花費更多的時間與資源來進行編寫和調(diào)試，尤其是更換控制算法的情況下，軟件編寫需要花費更多的精力。鑒于市場對產(chǎn)品性價比的要求，不但要求達到控制性能指標，還要求在最短的時間里選擇出硬件結構與軟件控制算法的最優(yōu)搭配，這也正是傳統(tǒng)開發(fā)過程很難實現(xiàn)的。
本文根據(jù)開關磁阻電機控制器的結構與特點，綜合考慮開發(fā)實驗過程中所可能出現(xiàn)的問題，提出了一種開關磁阻電機控制器的開發(fā)方法。首先根據(jù)被控對象，搭建開關磁阻電機控制平臺。該平臺采用目前廣泛應用于半實物仿真領域的dSPACE 實時仿真系統(tǒng)，結合自行開發(fā)的驅(qū)動電路，借助于模塊化建模工具MATLAB/Simulink 構造仿真模型，通過Simulink 與dSPACE 硬件平臺的完全無縫連接，以及實時控制工具ControlDesk，實現(xiàn)控制算法的在線分析、調(diào)試與驗證，以此來實現(xiàn)對開關磁阻電機的控制。[2]通過實例驗證，該方法能有效的實現(xiàn)對開關磁阻電機的控制，快速地試驗并優(yōu)化各種控制算法，得到相應的硬件結構與控制代碼，進而完成開關磁阻電機控制器的快速開發(fā)。[3]因此，基于dSPACE 半實物仿真環(huán)境下開關磁阻電機控制器的開發(fā)方法，為減少開發(fā)成本提供了有效的途徑。