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一种永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统(jz7)
产品名称:   一种永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统(jz7)
产品内容:  

1. 一种永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统,其特征在于,包括PC 机、信号转换

器和PMSM 控制器,其中,PC 机通过信号转换器与PMSM 伺服控制器连接,PC 机将PMSM 模型

的控制参数通过信号转换器发送给PMSM 控制器进行处理,处理结果经信号转换器返回PC

机控制PMSM 模型,同时PC 机采集PMSM 模型当前状态参数,根据当前状态参数对PMSM 模型

控制参数进行调整,形成物理闭环;所述信号转换器包括主控芯片、通信及JTAG 下载芯片

和USB 转串口芯片,其中,通信及JTAG 下载芯片与主控芯片连接,PC 机通过USB 转串口芯

片与通信及JTAG 下载芯片连接。 2. 如权利要求1 所述的永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统,其特征在于,所述 主控芯片采用STM32F103ZCT6。

3. 如权利要求1 所述的永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统,其特征在于,所述 通信及JTAG 下载采用STM8S103 芯片。

 4. 如权利要求1 所述的永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统,其特征在于,所述 转USB 转串口芯片采用PL2303hx。

技术领域
[0001]  本实用新型涉及一种永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统。

背景技术
[0002]  目前,对于永磁同步电机(PMSM) 伺服控制系统的仿真,主要是借助于Matlab/

Simulink 建立永磁同步电机的数学模型,采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM) 的原理及算

法在Matlab/Simulink 中搭建控制模型实现的。这种数学仿真的方法虽然模型经济、修改

方便、周期短,但是它仅仅是独立于实际工程的手段,与工程实际有较大距离,难以准确反

映电机各项动态性能,不能为实际PMSM 控制系统的设计提供有效依据。半物理仿真技术能

够克服数学仿真的弊端,已被应用到工程机械的操作装置、汽车电子控制器的研究以及模

拟飞行控制器等,但是,目前针对永磁同步电机半物理仿真的伺服系统控制系统在行业内

仍没有相关的应用和开发。

发明内容
[0003]  针对上述现有技术中存在的缺陷或不足,本实用新型的目的在于,提供一种永磁

同步电机伺服控制器半物理仿真系统,该系统能够将PC 机中构建的PMSM 数学模型与PMSM

控制器进行信息通信,形成接近工程实际,易于验证的闭环物理环境,克服了目前技术不能

准确地反映电机伺服控制系统的动态性能的缺点。
[0004]  为了达到上述目的,本实用新型采用如下的技术解决方案:

[0005]  一种永磁同步电机伺服控制器半物理仿真系统,其特征在于,包括PC 机、信号转

换器、PMSM 伺服控制器,其中,PC 机通过信号转换器与PMSM 伺服控制器连接,PC 机将PMSM

模型的控制参数通过信号转换器发送给PMSM 控制器进行处理,处理结果经信号转换器返

回PC 机控制PMSM 模型,同时PC 机采集PMSM 模型当前状态参数,根据当前状态参数对PMSM

模型控制参数进行调整,形成物理闭环;所述信号转换器包括主控芯片、通信及JTAG 下载

芯片和USB 转串口芯片,其中,通信及JTAG 下载芯片与主控芯片连接,PC 机通过USB 转串

口芯片与通信及JTAG 下载芯片连接。

[0006]  本实用新型还包括如下其他技术特征:

[0007]  所述主控芯片采用STM32F103ZCT6。

[0008]  所述通信及JTAG 下载采用STM8S103 芯片。

[0009]  所述转USB 转串口芯片采用PL2303hx。

[0010]  本实用新型的有益效果如下:

[0011]  在PC 机中构建PMSM 数学模型,通过信号转换器与控制器进行连接,不仅能使仿真

能更大程度接近工程实际,正确反映伺服控制系统各项动态性能;与全实物仿真系统相比,

本实用新型又具有研制费用低、简单易行等优点。

附图说明

 

[0012]  图1 是本实用新型的系统结构示意图。
[0013]  图2 是信号转化器的结构示意图。

[0014]  下面结合附图对本实用新型进一步说明。

具体实施方式
[0015]  如图1 所示,本实用新型的永磁同步电机伺服控制系统,包括PC 机、信号转换器、

PMSM 伺服控制器,其中,PC 机通过信号转换器与PMSM 伺服控制器连接,信号转换器用于在

PC 机与PMSM 伺服控制器间转换数字与模拟信号,PC 机将PMSM 模型的控制参数通过信号转

换器发送给PMSM 控制器进行处理,处理结果经信号转换器返回PC 机控制PMSM 模型,同时

PC 机采集PMSM 模型当前状态参数,根据当前状态参数对PMSM 模型控制参数进行调整,形成

物理闭环。
[0016]  如图2 所示,信号转换器用以实现虚拟物理信号与真实物理信号的转换,信号转

换器包括主控芯片、通信及JTAG 下载芯片和USB 转串口芯片,其中,通信及JTAG 下载芯片

与主控芯片连接,PC 机通过USB 转串口芯片与通信及JTAG 下载芯片连接;其中,主控芯片

采用STM32F103ZCT6,芯片STM32F103ZCT6 上有多个模块接口(DAC、SPI、USART、SD 卡、以太

网接口、GPIO、ADC) 以满足通信需要;通信及JATG 下载采用STM8S103 芯片,USB 转串口芯

片采用PL2303hx。
[0017]  PC 机中安装MATLAB,利用MATLAB 中的simulink 工具箱建立PMSM 数学模型。

[0018]  本实用新型的工作过程如下:

[0019]  将信号转换器的USB 接口与PC 机的USB 接口相连,再将信号转换器的A/D、D/A 接

口与PMSM 控制器连接,信号转换器上电。PC 机使用MATLAB 中simulink 工具箱建立PMSM

数学模型,并将其生成动态链接库(dll 文件),然后通过在C# 实现动态链接库的调用来完

成C# (UI) 中的参数与PMSM 电机模型的参数的通信,PC 机将PMSM 模型控制参数通过USB2.0

发送给PMSM 控制器进行处理,信号转换器将PC 机传来的虚拟物理信号转换成真实物理信

号,然后传送给PMSM 控制器;同时,由PMSM 控制器发出控制信号,信号转换器将PMSM 控制

器发来的真实物理信号转化成虚拟物理信号传送给PC 机中的PWSM 模型,PC 机一方面接收

数据,根据接收到的控制信号对PMSM  电机模型参数进行调整,另一方面,PC 机采集PMSM 数

学模型的状态参数并将其传送到信号转换器,经信号转换器将其转换为真实物理信号传送

给控制器,然后在控制器中完成控制算法,再将处理后的控制信号经过信号转换器转换后

传给PC 机被控对象的数学模型,如此反复的运行就形成了一个闭环的半物理仿真系统。

 

 

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添加人:  李文杰
添加时间:  2012-12-15 10:30:00
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