基于交流馈入闭合电机控制系统之嵌入式电机控制系统建模

长期以来，系统和电路建模一直是电机控制系统设计的重要方面。 采用MBD方法后，电气、机械和系统级模型用于在构建和测试物理硬件前评估设计概念。 MathWorks最新的仿真工具可以对完整的嵌入式控制系统进行建模，包括电气电路和机械系统领域。 同时，嵌入式编码工具从控制系统模型生成C语言代码，将控制算法部署在嵌入式控制平台上。
　　这些工具实现了基于模型的设计过程，人们可以在最终硬件测试前先在仿真平台上进行设计并完全测试。 成功构建MBD平台的关键是分隔系统模型和嵌入式软件代码。 一旦MBD平台使用已知算法和系统进行测试后，便可开发新算法，并在仿真平台上以系统工作极限安全地测试。
　　完整的设计流程
　　MBD经过数十年的探讨，直到最近几年才发展为从模型创建到完整实现的完整设计流程。 MBD是解决设计复杂嵌入式控制系统相关问题的数学和可视化方法。
　　设计师无需使用复杂的结构和大量软件代码，通过连续时间和离散时间构建模块，就可以使用MBD定义具有高级功能特性的各种模型。这些与仿真工具一同使用的模型能够缩短原型设计、软件测试和硬件在环(HIL)仿真的时间。
　　通过仿真，我们能够立即发现各种规范差异和模型误差，不会等到设计周期的后续环节才发现。 为了优化整体代码生成过程，可以加入自动代码生成来减少任何手动部署步骤，并进一步有助于缩短整体产品上市时间。总而言之，MBD方法使设计师能够从更多经典设计方案开始扩展，以可控方式直接从模型创建转到仿真、代码生成和HIL测试，无需重新设计整个系统就可对系统行为作出递增改变。
　　本文中的实验性设置基于交流馈入闭合电机控制系统，如图1所示。该系统表示一个功能完整的PMSM市电输入电机驱动，具有功率因数校正、完全控制、通信信号隔离和光学编码器反馈功能。 该系统的核心是一个ARM Cortex-M4混合信号控制处理器，即ADI的ADSP-CM408。 它通过搭配IAR和MathWorks公司的工具，实现完整的MBD平台部署。 

图1. 驱动系统平台 (a)交流馈入闭合电机控制系统框图 (b)系统原型制作