摘要：针对传统的电机操控规划开发中测验验证阶段只能在完结原型样机之后才干进行，前期资全投入，查错及批改费用大，形成潜在商场危险等问题。文章以Mutlab为规划渠道，经过Simulink，Stateflow树立完好的PMSM电机操控体系模型，并在此模型基础上开发GUI人机接口体系，完成了电机操控规划开发全程算法的验证和功用测验，且便于体系功用和参数改善以及后期的扩展。
在高效伺服电机操控体系传统的规划开发中，开发人员依据需求剖析和技能规范文档用文字，方程等办法来描绘体系，可是工程师们不可避免地存在对需求剖析和技能文档的了解差异，埋下失利的伏笔。以及测验验证阶段之前需求打造硬件渠道，前期资金投入大。依据以上传统电机操控规划开发进程存在的问题，本文依据Matlab规划PMSM电机操控体系虚拟开发渠道，完成算法的前期验证和功用测验。
1 PMSM电机操控体系虚拟开发渠道结构
整个PMSM电机操控虚拟开发渠道由上位机GUI人机接口和PMSM电机操控体系模型两部分组成，如图1所示。上位机CUI人机接口体系首要功用有两部分：1)接纳用户指令，修正并显现体系操控参数，对操控体系模型发送电机操控指令。2)接纳并显现操控体系的运动状况及毛病报警信息。PMSM电机操控体系模型由Matlab/SimulinkStateflow选用模块化办法树立，包含体系输入模块，嵌入式处理器模块，逆变器和电机本体模块，体系输出剖析模块。
2 PMSM电机操控体系模型
本文依据Matlab/Simulink，Stateflow树立了完好的伺服电机操控仿真模型，选用模块化办法建模，如图2所示。整个完好的体系包含体系输入模块，嵌入式处理器模块，逆变器及电机本体模块，体系输出剖析模块，本文首要介绍嵌入式处理器模块。
嵌入式处理模块包含操控算法模块和外围设备驱动模块，操控算法模块首要包含操控形式调度体系模块(Mode Schedule)和电机磁场定向操控器模块(Motor Control);依据Matlab/Srateflow树立了操控形式调度体系，如图3所示。其作用为依据体系输入指令判别操控体系特定阶段的运转办法，有等候形式，起动开环操控形式，双闭环操控形式和中止减速形式;操控算法起始于等候形式，不断等候输入指令(Motor_ on)起动电机，一旦接纳到起动指令，体系进入起动开环操控，给电机一稳定的加速度起动。经过正交编码得到电机一个确认的方位信号时，体系进入双闭环操控形式完成输入跟从给定。当接纳中止电机指令时，电机进入中止减速形式直到转速为零，终究返回到等候形式。
电机磁场定向操控器模块选用最简略的id=0转子磁场定向操控办法，逆变器的驱动操控选用空间电压矢量操控办法(SVPWM)，其各功用模块框图，如图4所示。依据此功用框图树立Matlab电机操控模块，电机运转时检测到三相定子电流，经过坐标改换分化㈩定子旋转磁场中与转子磁场对齐的重量(直轴电流id)和产生转矩的重量(交轴电流iq);经过正交编码实时检测转子方位，核算得到转速与给定转速进行比较，经过转速PI操控器输出电流环给定iq*，与上述得到的交轴电流iq比较，再经PI操控得到Uq;设定另一个电流环给定值id=0，完成磁场定向操控。Uq，Ud经过坐标反改换输入Ua和UB，经过SVPWM产生模块生成操控三相逆变器的脉宽调制信号，终究得到所需三相电流操控电机旋转。
3 上位机GUI人机接口
上节已树立了完好的PMSM电机操控体系模型，但在算法验证和测验进程中需不断改动体系给定值，电机参数以及体系操控参数，并检查相应仿真成果。为了完善整个虚拟开发渠道，便利测验人员调试和验证，依据Matlba/GUI树立了图形用户界面。
3.1 GUI的制造及程序的规划
MATLAB规划图形用户界面有两种办法：1)运用程序(M文件)编写的办法树立CUI;2)使用GUIDE规划图形用户界面。榜首种办法在调整图形组件方位时需求花费较长的时刻，文中选用第二种办法。
3.2 PMSM电机操控体系GUI界面规划
文中中，MATLAB界面规划首要是处理CUI界面操控Simulink仿真及仿真成果的动态显现。
3.2.1 GUI操控Simulink仿真
GUI界面操控simulink仿真完成的功用是改动体系的给定输入，如电机转速，电机负载转矩;还可调整电机本体的参数，如定子相电阻Rs，极对数等等，界面亦能够调整体系操控器的参数，如速度环K(P)，电流环K(P)等等。其功用首要完成进程如下。
1)经过“翻开模型”按钮翻开模型文件：
调用open_system(‘sys’)函数，‘sys’是Matlab途径上的模型称号。
2)经过编辑框或是滑动条设置用户给定值以及模型中各模块的参数：
首要调用get()函数得到所需修正参数值，如valuel=get(handles.editl，‘string’);接着经过set_param(‘obj’，‘paramet erl’，valuel)。其间，‘obj’模块的途径名，‘parameterl’，valuel为要设置的参数及数值。
3)经过“履行”按钮发动仿真进程：
调用sim(model，timespan)函数;model为模型称号，timespan为仿真的开端时刻和完毕时刻。
3.2.2 GUI动态显现Simulink仿真成果及数据保存
1)显现电机转速，直轴电流，交轴电流，电磁转矩波形经过判别listbox的value值，选用Switch句子完成不同波形的显现功用。将simu link波形输出信号经过“to Workspace”模块，保存数据至Matlab的根本作业空间，经过evalin函数将数据传递到回调函数中，接着选用布景擦除的办法，动态的划线，选用for循环或许定时器来动态改动坐标系XData，YData值，即set (p，‘XData’，t1(1，：)，‘YData’，m1(1，：))。
2)保存仿真数据至Excle
可经过“保存数据”按钮可将Simulink仿真数据储存在Excle中，便利开发人员进行数据剖析和处理。“保存数据”按钮的回调函数首要功用程序如下：
[FileName，PathName]=uiputfile({‘*.xls’)，‘Savc as’);%翻开文件保存对话框
xlswrite(strl，r1(1：50000，1：3)，‘Rotor Velocities(RPM)’);%将数据存至Excle中
4 虚拟开发渠道运转测验验证
PMSM电机操控虚拟开发渠道GUI主界面如图5所示。
经过CUI界面设定电机转速为1000RPM，负载转矩为0.2 oz-in，设置好电机参数及体系参数，如图6。翻开模型按下“履行”按钮，仿真体系开端运转，表盘不断显现电机转速和电流。按下“中止”按钮，体系中止运转。可经过列表框检查仿真进程中各功用参数波形，并能保存参数数据和波形。
转速波形图如图7所示，体系呼应速度快，没有呈现超调，调理时刻ts为0.115 s;
直轴电流Id波形如图8所示，Id值根本环绕Id=0动摇，契合PMSM转子磁场定向操控办法要求，验证了PMSM电机操控体系模型的正确性。
5 定论
文中依据Matlab树立了PMSM电机操控体系虚拟开发渠道，文中胪陈了PMSM电机操控体系模型的树立及人机接口的规划，并经过试验操作验证了电机操控体系模型的正确性，及人机接口各个控件的功用。可完成PMSM电机操控开发规划算法的前期验证和功用测验，便利体系功用和参数改善以及后期扩展。
