永磁同步电机全速域无速度传感器矢量控制PMSM_sensorless-预定位+IF+SMO

前言：电机控制的开发验证有多种途径和方式，常见的分为模型仿真验证和硬件测试两大类。接下来以MATLAB+CCS的IDE开发环境来进行仿真模型框架的搭建和对比。 一、内容安排 本期文章主要介绍并对比几种不同类型的仿真框架搭建，模块化搭建、M语言实现、C集成和CCS工程代码搭建（硬件测试）。从几个方面来比较不同类型的仿真验证框架优势和缺点。 表1 不同类型的仿真模型对比 在接下来的电机控制学习过程中，除控制理论外还需要加强自己的验证工具和编程能力的提高。 二、不同类型的仿真框架的搭建 学习本章内容的前提需要安装MATLAB（内置C编译器）和CCS软件，并具备一定的C语言的编程能力。以前期文章介绍的SVPWM为仿真验证内容进行对比。 2.1 模块化仿真框架 MATLAB模块化仿真，就是从封装器件库里直接拖取现成的作用模块，根据控制理论（一般是微分方程）进行搭建形成验证系统。但如果系统复杂，模块化仿真未必能够进行准确地模拟。 模块化仿真通用性差且不利于后续持续性开发。个人觉得搭建控制验证仿真框架，此类型的应当只是备选方案。图2.1 模块化搭建的SVPWM系统 图2.2 马鞍波 2.2 M语言实现的仿真框架 图2.3 M语言实现的SVPWM系统 图2.4 马鞍波 M语言实现的控制系统，像基本的硬件模拟（电机、逆变器）可以采用封装模块，控制部分可以采用M语言进行实现，过程简单方便且通用性强、利于后续的持续性开发。 2.3 C集成类型的仿真框架 C集成类型的仿真搭建具有一定的难度，本节简单介绍一下该类型的仿真框架的搭建过程。首先MATLAB得安装C编译器，模型代码存放得路径得全英文。 2.3.1 什么是S-Function S-Function为你提供了一种在Simulink模型中增加自制块的手段，你可以使用MATLAB和C语言来创建自己的块。按照下面一套简单的规则，你可以在S-Function中实现自己的算法。在你编写一个S-Function函数，并将函数名放置在一个S-Function块中（在用户定义的函数块库中有效）之后，通过使用masking定制用户界面。 2.3.2 在模型中使用S-Function 为了将一个S-Function组合到一个Simulink模型中，首先从Simulink用户定义的函数库中拖出一个S-Function块，然后在S-Function块对话框中的S-Function name区域指定S-Function的名字。如下图所示：图2.5 S-Function块、对话框、及决定块功能的源文件之间的关系 在本例中，模型包含了两个S-Function块，这两个块使用同一个源文件（mysfun，可以是一个C MEX文件，或者是一个M文件）。如果一个C MEX文件与一个M文件具有相同的名字，则C MEX文件被优先使用，即在S-function块中使用的是C MEX文件。 2.3.3 S-Function的工作原理 要创建S-Function，你必须了解S-Function是如何工作的。要了解S-Function如何工作，则需要了解Simulink是如何进行模型仿真的，那么由需要了解块的数学公式。因此本节首先从一个块的输入、状态和输出之间的数学关系开始介绍。 仿真过程： Simulink模块的执行分几个阶段进行。首先进行的是初始化阶段，在此阶段，Simulink将库块合并到模型中来，确定传送宽度、数据类型和采样时间，计算块参数、确定块的执行顺序，以及分配内存。然后，Simulink进入到“仿真循坏”，每次循环可认为是一个“仿真步”。在每个仿真步期间，Simulink按照初始化阶段确定的块执行顺序依次执行模型中的每个块。对于每个块而言，Simulink调用函数来计算块在当前采样时间下的状态、导数和输出。如此反复，一直持续到仿真结束。图2.6 Simulink执行仿真的步骤 2.3.4 S-Function的回调程序 2.3.5 S-function实现过程的解析 simstruc.h 文件定义了一个名为SimStruct 的数据结构，Simulink 使用它来维护S-function的有关信息。simstruc.h 文件也定义了一些宏，可让你的MEX 文件在SimStruct 中设置某些值，或从SimStruct 中获取某些值。 2.3.6 CMEX仿真的搭建 只需要搞明白输入/输出即可，sfunction内部的模板可以参考范例。 图2.8 C MEX仿真波形变化 2.4 CCS工程代码实现的验证框架 使用CCS软件编程涉及到的就是硬件验证，后续会重点介绍CCS工程模板的搭建实现过程和配套硬件的验证内容。 三、总结 基于MATLAB+CCS的IDE开发环境，方便后续持续性开发，首选M语言实现或C MEX类型的仿真验证框架。 讨论：采用状态机类型的仿真类型在电机控制领域是否常见？ 来源：浅谈电机控制