电机驱动控制策略测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，公开了一种电机驱动控制策略测试系统及方法。其包括：上位机、实时仿真机、电机功率驱动模块以及电机；上位机用于生成运行于实时仿真机内的待测控制算法和通讯程序；电机功率驱动模块用于通过现场可编程逻辑门阵列实现的控制芯片，对反馈至实时仿真机的反馈信号进行调理；实时仿真机用于通过通讯程序解析出需要的反馈信号，并根据解析出的反馈信号和待测控制算法生成目标控制信号，将目标控制信号通过通讯程序发送至电机功率驱动模块；控制芯片还用于将目标控制信号调理成脉冲宽度调制波以控制电机工作。本发明专利技术实施方式能够快速、便捷地搭建电机驱动控制策略的测试系统，具有较高的灵活性、通用性和稳定性。

System and method for testing motor drive control strategy

The invention relates to the technical field of motor control, and discloses a system and a method for testing a motor drive control strategy. It includes: PC, real-time simulation machine, motor driving module and motor; PC is used to generate real-time simulation running on the machine to measure the control algorithm and communication program; motor driving module is used to control chip through a field programmable logic gate array implementation, feedback signal of feedback to the real-time simulation of machine conditioning; the real-time simulation machine used by the communication program parses the feedback signal according to the need, and parse out the feedback signal to be measured and the control algorithm to generate the target control signal, the target control signal through the communication program is sent to the motor power driving module; the control chip is also used to control the target signal into pulse width modulation wave to control motor conditioning. The implementation method of the invention can quickly and conveniently build the test system of the motor drive control strategy, and has the advantages of high flexibility, versatility and stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，特别涉及一种电机驱动控制策略测试系统及方法。
技术介绍
电机驱动控制策略的研发工作为电机的稳定、高效运行提供了丰富的方案。电机驱动控制策略在研发阶段一般需要进行测试、验证。目前，较常采用的电机驱动控制策略的测试方式主要包括离线全数字仿真及快速控制原型(RapidControlPrototyping，快速控制原型，简称RCP)测试。离线全数字仿真通过搭建被控电机和变频器的仿真模型及控制器的控制算法模型，并将控制算法模型和被控设备的仿真模型模拟运行于工程上位机中来实现电机驱动控制策略的测试。该方法的优点是可以把控制算法及被控对象部署在同一个仿真环境内，方便快速的验证电机驱动控制算法。而RCP测试方式的系统需包括：实时仿真设备、电机变频器(又称智能功率模块，IntelligentPowerModule，简称IPM)、真实电机台架、信号调理装置、电机转速编码器、电流电压检测及过流保护电路等。用实时仿真设备实时地运行待测的电机控制算法，并使用实时仿真设备所带的I/O接口将电机控制信号发送给电机变频器，并通过编码器电路及电压、电流检测电路将真实电机的转速、电压和电流信号反馈给实时仿真设备，最终完成信号的闭环交互，实现了整个系统的闭环控制。该方法使用了实际电机驱动系统中的真实电机，电机驱动设备及各种真实的信号检测及驱动保护电路，可极大的还原电机驱动控制的真实环境，同时使用了实时仿真设备，可方便快速地改变电机的驱动控制算法。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现：离线全数字仿真存在如下问题：(1)离线全数字仿真中电机使用的是等效数学模型，忽略了电机的电磁特性及运行过程中的电机参数的变化，与实际的被控对象有所不同；(2)离线全数字仿真是信号级的仿真，控制算法与被控对象之间只是数据的输入输出，没有实际被控设备与控制器信号交互所涉及的数据调理延迟及通信协议等诸多问题，过于理想；(3)离线全数字仿真所需的仿真时间远远大于实际系统所需的时间，使得仿真模型无法接入实际被控设备，无法有效验证控制算法对于实际被控设备的时效性，以及在长时间跨度内的有效性。RCP测试方式则存在如下问题：(1)在搭建快速控制原型测试系统时需预先根据电机台架和实时仿真设备自行配置电压电流采集电路、信号调理装置及隔离电路，该过程较为繁杂且不具有通用性；(2)在搭建快速控制原型测试系统时需预先根据实时仿真设备和电机变频器自行配置驱动电路和隔离电路，该过程较为繁杂且不具有通用性；(3)实时仿真设备与电机变频器和真实电机是经过I/O板卡与各级采集、驱动或隔离电路交互的，如果配置不当将会具有时延，会进一步影响电机控制策略的时效性；
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种电机驱动控制策略测试系统及方法，能够快速、便捷地搭建电机驱动控制策略的测试系统，具有较高的灵活性、通用性和稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种电机驱动控制策略测试系统，包括：上位机、实时仿真机、电机功率驱动模块以及电机；所述上位机用于生成运行于所述实时仿真机内的待测控制算法和通讯程序；所述电机功率驱动模块用于通过现场可编程逻辑门阵列实现的控制芯片，对反馈至所述实时仿真机的反馈信号进行调理；其中，所述反馈信号包括：电机的电压、电流信号以及转速信号；所述实时仿真机用于通过所述通讯程序解析出需要的反馈信号，并根据解析出的反馈信号和所述待测控制算法生成目标控制信号，将所述目标控制信号通过所述通讯程序发送至所述电机功率驱动模块；所述控制芯片还用于将所述目标控制信号调理成脉冲宽度调制波以控制所述电机工作。本专利技术的实施方式还提供了一种电机驱动控制策略测试方法，包括：将在上位机中生成的待测控制算法和通讯程序部署至实时仿真机；所述实时仿真机通过所述通讯程序解析出需要的反馈信号，并根据解析出的反馈信号以及所述待测控制算法生成目标控制信号，并将所述目标控制信号通过所述通讯程序发送至电机功率驱动模块以控制电机运转；其中，电机功率驱动模块中的现场可编程逻辑门阵列实现的控制芯片对反馈信号进行调理；其中，所述反馈信号包括：电机的电压、电流信号以及转速信号；所述控制芯片还用于将所述目标控制信号调理成脉冲宽度调制波以控制所述电机工作。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)实现的控制芯片对电机的电压、电流、转速信号等的反馈信号进行调理以及将目标控制信号调制为脉冲PWM波，这样通过硬件代码实现信号调理具有运行速度快、可靠等优点，并且硬件代码还可以具有较高的通用性，从而有利于简化电机驱动控制策略的测试系统的搭建。并且，本实施方式通过实时仿真机中运行的通讯程序解析待测控制算法需要的反馈信号以及将生成的目标控制信号发送至电机功率驱动模块，从而可以更为灵活地方式实现实时仿真机与电机功率驱动模块之间的信息交换。因此，本实施方式无需在电机功率驱动模块和电机以及电机功率驱动模块和实时仿真机之间自行配置各种信号调理设备、隔离设备，进而可以简化电机驱动控制策略测试系统的搭建。因此，本实施方式不仅有利于缩短测试系统搭建时间，而且使得搭建的测试系统更具灵活性、通用性以及稳定，能够提高电机驱动控制策略的测试效率以及覆盖率。另外，所述实时仿真机和所述电机功率驱动模块通过通信环通信连接。另外，所述通信环为光纤通信环。光纤通信环具有传输速度快、传输带宽大且传输稳定不易丢失数据的优点，从而为待测控制算法提供了更稳定的测试系统。另外，所述控制芯片还用于实现以下功能之一或其任意组合：对电机的电压、电流信号进行滤波；对电机的转速信号进行解码；将滤波后的电压、电流信号和/或转速信号发送至所述实时仿真机。另外，所述电机功率驱动模块还包括信号采集装置以及与所述控制芯片通信连接的电机变频器；所述信号采集装置用于获取电机的电压、电流信号；所述控制芯片还用于根据所述信号采集装置获取的电机的电压、电流信号对所述电机变频器进行保护。通过在控制芯片中集成电机变频器保护功能，有利于进一步简化测试系统的搭建。另外，所述上位机通过以太网与所述实时仿真机连接，所述上位机还用于监控所述实时仿真机控制电机功率驱动模块使得电机运转的情况，从而便于提高测试的自动化程度。另外，所述通讯程序包括通讯库文件，所述上位机还用于配置所述通讯库文件；其中，所述通讯库文件封装有所述实时仿真机和所述电机功率驱动模块之间的通信信息；所述实时仿真机还用于根据配置的通讯库文件解析出需要的反馈信号。另外，所述电机功率驱动模块通过信号线连接于所述电机，并通过所述信号线接收所述电机的转速信号。另外，所述实时仿真机还用于控制所述待测控制算法周期性地运行。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式电机驱动控制策略测试系统的结构示意图；图2是根据本专利技术第一实施方式电机驱动控制策略的控制流程图；图3是根据本专利技术第二实施方式电机驱动控制策略测试方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，包括：上位机、实时仿真机、电机功率驱动模块以及电机；所述上位机用于生成运行于所述实时仿真机内的待测控制算法和通讯程序；所述电机功率驱动模块用于通过现场可编程逻辑门阵列实现的控制芯片，对反馈至所述实时仿真机的反馈信号进行调理；其中，所述反馈信号包括：电机的电压、电流信号以及转速信号；所述实时仿真机用于通过所述通讯程序解析出需要的反馈信号，并根据解析出的反馈信号和所述待测控制算法生成目标控制信号，将所述目标控制信号通过所述通讯程序发送至所述电机功率驱动模块；所述控制芯片还用于将所述目标控制信号调理成脉冲宽度调制波以控制所述电机工作。

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，包括：上位机、实时仿真机、电机功率驱动模块以及电机；所述上位机用于生成运行于所述实时仿真机内的待测控制算法和通讯程序；所述电机功率驱动模块用于通过现场可编程逻辑门阵列实现的控制芯片，对反馈至所述实时仿真机的反馈信号进行调理；其中，所述反馈信号包括：电机的电压、电流信号以及转速信号；所述实时仿真机用于通过所述通讯程序解析出需要的反馈信号，并根据解析出的反馈信号和所述待测控制算法生成目标控制信号，将所述目标控制信号通过所述通讯程序发送至所述电机功率驱动模块；所述控制芯片还用于将所述目标控制信号调理成脉冲宽度调制波以控制所述电机工作。2.根据权利要求1所述的电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，所述实时仿真机和所述电机功率驱动模块通过通信环通信连接。3.根据权利要求2所述的电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，所述通信环为光纤通信环。4.根据权利要求1所述的电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，所述控制芯片还用于实现以下功能之一或其任意组合：对电机的电压、电流信号进行滤波；对电机的转速信号进行解码；将滤波后的电压、电流信号和/或转速信号发送至所述实时仿真机。5.根据权利要求1所述的电机驱动控制策略测试系统，其特征在于，所述电机功率驱动模块还包括信号采集装置以及与所述控制芯片通信连接的电机变频器；所述信号采集装置用于获取电机的电压、电流信号；所述控制芯片还用于根据所述信号采集装置获取的电机的电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜航，钱坤，周寅，李鸿彪，黄彬，
申请(专利权)人：上海科梁信息工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31