隨著伺服控制技術的發(fā)展，多電機控制系統得到了廣泛的應用。為了盡可能減少系統的開發(fā)周期及成本，通常采用的方法是，在實體電機確定生產或多電機控制系統控制算法選用前，對多電機同步控制系統進行實時仿真。

但目前業(yè)內基于FPGA納秒級實時仿真平臺大多是基于單電機而設計，如需進行多電機實時仿真，則需要進行FPGA的拓展和底層架構的修改，極大增加了用戶的使用成本和學習精力。

EasyGo團隊推出了2024版DeskSim的HIL應用，直接支持多電機同步實時仿真，通過調用電機庫中的多種模塊可直接實現多電機仿真功能，大大降低多電機仿真測試的門檻和設備投入與時間成本。

EasyGoMachine ? ? ? ?

目前EasyGoMachine常用電機庫中包含：鼠籠式交流感應電機、繞線式交流感應電機、直流電機永磁式、直流電機繞線式、直流無刷電機、永磁同步電機六種

基于EasyGoMachine電機庫中的模塊，用戶可以快速進行多電機系統程序的搭建，搭配EasyGoDeskSim軟件將程序部署到FPGA中以不超過1.5us的步長進行實時運行，無需進行FPGA編譯。

下面為大家分享利用PXIBox的HIL+RCP自閉環(huán)系統進行三電機系統的同步仿真。

三電機系統仿真 ? ? ? ? 基于PXIBox的三電機系統仿真 ? ?

PXIBox是EasyGo基于PXI總線架構硬件平臺研發(fā)的高性能旗艦型實時仿真產品。其采用新款多核實時CPU+多FPGA的硬件架構，可通過自閉環(huán)連接方式來進行模型在環(huán)測試，也可和實際設備進行連接來進行硬件在環(huán)測試或快速原型驗證，是一款多功能、高性能、模塊化的實時仿真產品。

三電機系統離線仿真

本次三電機系統采用的是直流無刷電機、永磁同步電機和鼠籠式交流感應電機的三電機系統同步仿真，仿真拓撲如下圖所示。

直流無刷電機參數為Rs= 2.8750 Ω；定子電感Ls=8.5mH；Ψfd= 0. 175Wb；轉動慣量J= 0. 0008kg·m^2；極對數為4。

永磁同步電機參數為Rs= 1.5 Ω；電樞電感L=0.01H；Ψfd= 0. 2 Wb；轉動慣量J= 0. 1kg·m^2；極對數為3。

鼠籠式交流感應電機參數為定子電阻Rs=0.896Ω；定子電感Lls=1.94mH；轉子電阻Rr'=1.82Ω；轉子電感Llr'=2.45mH；互感Lm=46.2mH；轉動慣量J= 0. 1475kg·m^2;摩擦系數F=0.013374Nm/(rad/s)；極對數為2。

三電機系統實時仿真

EasyGoPXIBox的標準配置為兩塊FPGA板卡（HIL(6500)+RCP(6300)）。

6500 為仿真?zhèn)龋?300為控制側，兩塊板卡相對獨立安裝在PXIe-104 機箱總線上。FPGA板卡PXIe-6300推薦安裝在機箱第2 卡槽，板卡PXIe-6500 安裝在機箱第3 卡槽。

在Simulink案例庫中建立“CPU+FPGA”程序，仿真拓撲圖具體如下：

在實時模型的搭建過程中，需要把離線模型的程序進行拆分，將控制算法部署在CPU中。

在FPGA系統中，兩個子系統分別對應兩個FPGA板卡：FPGA1對應RCP6300板卡,主要負責高速脈沖的生成和信號采集；FPGA2對應HIL6500板卡，主要負責主電路拓撲和工況信號輸出。

兩塊FPGA板卡通過外部的物理IO交互，并通過總線架構與CPU進行信息傳輸從而實現閉環(huán)控制。

這樣，我們利用PXIBox就完成了三電機系統的demo實時仿真程序。

實時模型搭建完成后就可以載入EasyGoDesksim軟件，軟件會自動分析模型信息。

在交互界面，用戶可自定義搭建交互模塊，將實時仿真設備與上位機在同一個局域網中連接，就可以通過EasyGoDesksim將載入的程序部署到相應的設備中并開始運行實時仿真。

我們將直流無刷電機轉速設置為1500RPM，永磁同步電機轉速設置為300RPM，鼠籠式交流感應電機轉速設置為1500RPM，仿真波形如下圖：

通過仿真的結果可知，PXIBox對三電機系統的實時仿真結果與離線仿真結果基本一致，且調節(jié)轉速和轉矩的設定值，系統也能實時跟隨變化，將電機轉速穩(wěn)定在設定值。

EasyGoDesksim可通過在線調參功能對系統的功率電路部分進行實時調控，這里就不過多贅述。

審核編輯：黃飛

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