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恒润科技
  • 多相电机驱动控制系统高速HIL测试平台  
  • 发布时间:2018/4/19 15:05:41   修改时间:2018/4/19 15:05:41 浏览次数:288
  • 多相电机驱动控制系统高速HIL测试平台
  • 润科通用提供的高速HIL(仿真步长达50ns级别)解决方案在诸多领域中具有广泛的应用。本演示平台以六相电机的半实物仿真为例,系统涉及HIL实时仿真平台、高速FPGA板卡、Hi-Servo-Sim平台、高速数据采集平台等,Hi-Servo-Sim作为待测控制器,发出控制信号;被控对象模型运行于FPGA中,接收控制信号,并反馈六相电机的电流、转速等信息,实现高速动态闭环仿真。


    产品特点:


            基于FPGA的多相电机半实物仿真平台,系统组成如下图所示:


    图1. 六相电机HIL测试平台系统组成图



    系统主要包括以下子系统:


      实时仿真系统:


        ◆  实现双Y移相30°六相电机模型的高速仿真(基于FPGA实时仿真技术),并通过IO接口与被测控制器构成控制闭环。

        ◆  传统的HIL仿真技术,通常是将被控对象模型直接跑在实时仿真机的处理器中;但受实时操作系统实时性制约,其步长只能够到10us量级。但例如在船舶电推领域中用到6相或12相电机做半实物HIL仿真时,要求仿真步长不大于1us。若采用传统的HIL仿真技术则无法满足高动态电气被控对象实时仿真的需求,可能会出现仿真发散畸变、相角解算出错、仿真精度降低等问题。

        ◆  润科通用推出了基于高速FPGA的电动力系统HIL动态测试解决方案,实现100ns仿真步长级的高速动态HIL测试。


    基于System Generator的模型建立:


        ◆  Xilinx公司的System Generator是进行数字信号处理开发的一种设计工具,再结合润科通用的HAC,可将simulink模型通过自动代码生成直接编译下载至FPGA中。

        ◆  一般采用子系统建模方法,再通过整合子系统模型,形成完整的被控对象模型,建模时得充分考虑电路的特性、工作原理,并用数学语言对系统进行描述,过程涉及传函分析、离散化、定点化等关键步骤。

        ◆  在子系统模型中合成并不是直接把子系统堆砌而成,可能要考虑是否加入惯性环节、是否加入阻尼因子等,另外还需要考虑FPGA时序、流水线设计等。


    基于DSP28335的Hi-Servo-Sim快速控制原型平台:


    图2. Hi-Servo-Sim平台


    该平台的特点如下:


        ◆  支持基于Matlab/simulink控制算法模型向FPGA/DSP部署的自动代码生成

        ◆  具有永磁同步、直流无刷/有刷、步进电机驱动功能及PWM控制信号输入输出功能

        ◆  具有RS422/RS232/RS485/AIRNC429/CAN/以太网等常用通信功能

        ◆  具有旋变、增量编码器、绝对编码器等传感器采集功能;模拟量采集及模拟量输出功能

        ◆  体积:260*150*44mm,重量:1.5kg


      Lighting Tracker(简称“LT”)高速数据采集系统:实现多路高速信号的采集、存储、回放、分析等功能。


    图3. 高速信号采集软件界面


        ◆  支持1K-100MHz的高速信号采样需求,支持16bit数据采样精度

        ◆  SSD磁盘阵列高速储存,支持多达数百个传感器信号存储

        ◆  提供多种数据分析功能,包括FFT、DFT、相关性等

        ◆  提供总线信号解析功能,如:Arinc429、CAN、MIL1553B等

        ◆  提供多种测试工具包可选装,针对特定测试对象设计的测试工具,如:电机控制器测试、发动机综合测试、MIL1553总线信号测试、伺服控制系统综合测试等


    平台功能:


    能够模拟实物试验中难以开展的极限工况/故障工况试验,避免给实际系统造成损坏

    能够进行各种故障注入的模拟(包括电机缺相、传感器故障等),能够充分测试验证控制系统的各种控制逻辑,保证开发系统的正确性

    可以作为前期控制器开发的调试平台,提供虚拟的被控对象环境,提高控制律设计和调试改进过程的研制效率

    仿真效率高:离线仿真(例如基于simulink的离线仿真)1分钟可能耗时10分钟至1小时;实时仿真则只需要1分钟

    通过Hi-servo-Sim平台能够实现控制算法的快速验证

    采用高速数据采集系统,能够完整存储试验数据,便于试验后进行数据分析和故障排查


            北京润科通用技术有限公司隶属于恒润科技集团,总部位于北京。公司自成立以来,积极开展自主创新,不断开发新产品,已获百余项专利授权,多年来为客户提供了项目咨询、产品开发及配套、研发工具等多项服务。秉承“价值创新,服务客户”的理念,面向航空、航天、兵器、电子、船舶、轨道交通、教育等行业,润科通用已承接千余家客户合作项目,在航电、机电、控制、雷达、通信等领域积累了丰富的工程经验,获得了客户的广泛认可,成为一家军民融合的高科技公司。



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