[實用新型]一種電機控制硬件在回路仿真器

無效

• 申請號: 200920121017.7
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN201594262U
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 余昌盛
• 申請（專利權）人: 余昌盛
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及教學和科研領域，具體涉及一種面向電機控制算法研究或教學實驗的嵌入式應用系統開發平臺。

背景技術

目前，教學和科研領域電機控制算法研究與設計逐漸遵循理論研究和系統辨識、數字仿真、算法編制和算法調試的開發模式。通過數字仿真電機控制算法來模擬電機控制性能，可以縮短控制算法開發時間。但是目前數字仿真一般使用美國Mathworks公司的Matlab軟件，算法編制一般采用C語言，并在數字信號處理Digital?Signal?Process(DSP)芯片上運行和驗證。其缺點是數字仿真與算法編制環節脫離，Matlab數字仿真得到的控制算法和最優參數不能直接實現硬件在回路仿真、最終自動生成C語言控制算法并下載到DSP上運行和驗證。

另外，目前也有數據仿真與算法編制緊密結合的解決方案，如dSpace和Quanser公司的產品。但其價格非常昂貴，且可以下載運行和驗證的DSP芯片比較老，功能也少。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是，通過硬件在回路仿真器實現在Matlab上開發電機控制算法，利用Matlab軟件數字仿真、在線仿真和驗證，最終自動生成C語言控制算法并下載到硬件在回路仿真器DSP上運行和驗證，完成控制算法開發過程，為此大大縮短算法開發時間、縮減開發成本和提升算法質量。

本實用新型通過這樣的技術方案解決上述技術問題的，即設計一種電機控制硬件在回路仿真器，在一塊具有Peripheral?Component?Interconnect(PCI)總線接口的電路板上集成PCI總線協議轉換芯片、DSP芯片、雙端口存儲器、數字輸入和輸出模塊與EEPROM存儲器，該電路板卡插入臺式計算機的PCI插槽中，硬件在回路仿真器采用PCI總線接口與臺式計算機進行高速數據交換，由PCI協議控制模塊完成PCI協議轉換功能，數字信號處理主要實現輸出電機控制信號和輸入電機相關參數信號等功能。PCI協議控制模塊和數字信號處理模塊通過雙端口交互數據。臺式計算機與數字信號處理模塊之間通過中斷定時和中斷觸發實現硬實時通訊功能。

本實用新型的有益效果是，本硬件在回路仿真器使電機控制算法數字仿真和算法編制緊密結合，仿真得到的最優參數和控制算法可自動生成C語言代碼，并自動下載到DSP芯片上運行和驗證，具有適應范圍廣、實時性高和造價便宜等特點，大大提升算法質量和降低算法開發難度、縮短算法開發時間、節省勞動力和減少開發成本。本實用新型目前可以仿真交流感應電機、永磁同步電機、直流無刷電機等。

附圖說明

下面將結合附圖對實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是硬件在回路仿真器PCI總線接口的電路板。

圖2是硬件在回路仿真器工作原理模型及流程圖。

圖3是模擬信號的輸入部分電路框圖。

圖4是電機控制單元的輸出部分電路框圖。

圖5是擴展數字信號的輸入部分電路框圖。

圖6是擴展數字信號的輸出部分電路框圖。

具體實施方式

在臺式計算機的PCI插槽中插入一塊具有PCI總線接口的電路板卡，如圖1所示，該卡上集成有PCI總線協議控制模塊PCI9052、DSP芯片TMS320LF2812、雙端口存儲器IDT7143、8位擴展數字輸入模塊、8位擴展數字輸出模塊與EEPROM存儲器93LC46B。DSP芯片集成12bit模擬輸入模塊、2路旋轉編碼信號采集模塊、2個電機控制單元EVA和EVB。在DSP芯片上設計的程序使得臺式計算機CPU可以實時直接訪問DSP芯片內部任何寄存器，通過PCI9052與DSP芯片之間的中斷定時和觸發來保證Windows操作系統和DSP程序的實時性能，這樣可利用具有高性能浮點運算能力的臺式計算機CPU實時運算電機控制算法，尤其是可利用Matlab的電機控制算法模塊庫，最終把電機控制信號實時寫入到DSP芯片來控制電機，目前可以保證5000赫茲的調制頻率。另外，在DSP芯片上設計的程序支持臺式計算機上Matlab自動生成的C語言電機控制算法編譯后，自動下載到DSP并運行，如果算法驗證成功，到此DSP上電機控制算法開發完畢。利用本硬件在回路仿真器，可以大大加快算法開發速度，并提高算法質量。