基于MATLAB的永磁同步电机控制系统设计与实现

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随着现代控制技术的发展,控制算法越来越复杂,控制算法的自动验证和代码自动生成已经成为趋势。不断提升的数字信号处理器(DSP)性能,为各种先进复杂的控制算法提供了重要的实施平台,尤其是在实时性要求非常高的电力电子控制中,DSP的应用越来越广泛。传统的电机控制算法开发是系统仿真,编写代码,最后测试。采用传统手工编程的方式去编写复杂的控制算法,对于初学者来说难度非常大。同时这种编写方式效率较低、容易人为的引入错误,后期的代码调试也非常耗时,测试和编程不能同步进行,从而导致开发周期长,修改错误的代价大。对于算法设计人员来说,需要一种方法能够解决以上问题。Matlab提供的基于模型设计平台(Model Based Design,MBD),可以实现从需求分析到代码验证的整个开发过程,用户可以建立系统级模型的仿真验证,优化系统参数,自动生成高效的目标器件专用代码。利用Matlab提供的开发环境,用户可以开发和验证控制算法,成功的完成从算法的设计验证到自动生成代码过程。本文首先介绍了传统方法DSP设计方法及存在的问题,然后介绍了目前日趋流行的基于模型的设计方法,进一步明确了采用基于模型设计方法的优势。然后介绍永磁同步电机数学模型与矢量控制的方法,根据滑模控制理论,使用滑模观测器(SMO)的方法来实现对PMSM的转速与转角的观测,完成了无传感器控制系统设计。最后利用Matlab平台下的Simulink搭建数字控制系统,通过仿真结果,验证算法的正确性。基于模型的思想应用到永磁同步电机控制系统开发中去,可以使设计者将主要的精力放在对控制算法的开发上,利用TIC2000提供的DMC软件库,可以很容易构建永磁同步电机控制系统模型,通过处理器在环测试(PIL)测试功能,可以根据算法在处理器中实时执行情况,来判断量化误差的大小和算法的执行效率,从而验证算法的设计是否符合要求。最后自动生成代码,避免手工编程引入的错误。使用基于模型的设计思想,可以实现了对算法的设计、验证、实现的整个过程。
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