处理器在环仿真在电力电子技术课程教学中的应用

为了快速验证电力电子控制系统中的控制算法,提高控制算法的效率,处理器在环测试(PIL)将生成的代码运行到目标处理器上,以验证代码和模型是否一致,并获得算法在实际控制器上的最长运行时间。本文以电力电子能量转换器三相半桥DC/AC为例,在Simulink环境下构建了离散仿真模型,让学生很快学会三相半桥DC/AC的工作原理、主回路设计以及控制系统设计,然后通过学会处理器在环仿真去验证测试软件和模型的一致性。通过相同的方法,学生很快能完成电力电子技术课程中的其他能量转换电路控制系统的设计,并在实验之前验证、分析结果,以防因控制算法设计不当在实验过程中出现损坏实验器件的现象。

SVG滑模控制策略及处理器在环测试研究

当静止无功发生器(Static var generator,SVG)电压外环使用传统PI控制时,存在直流侧电容电压动态响应较差、参数设计较为复杂等问题。针对这些问题,采用了基于滑模变结构的控制策略。该控制策略以dq旋转坐标系下的数学模型为基础进行研究,电流内环采用PI解耦控制,电压外环采用滑模变结构控制。运用处理器在环测试(Processor in loop,PIL)将控制策略模型置于代码层面进行验证,结果证明:在电流内环参数相同的条件下,滑模变结构控制相较于传统PI控制,提高了直流侧电容电压的动态响应速率,并且避免了SVG在启动阶段出现电网侧功率因数过低的情况。

液驱混合动力车辆控制系统的开发

介绍了液驱混合动力车辆控制系统的开发流程及相关研究。根据制定的开发流程,对控制单元的软硬件进行了设计,并开展了一系列试验,包括控制单元实验室硬件功能调试、物理层控制单元初步调试以及决策层控制单元处理器在环仿真调试。结果表明:所开发的控制系统能够实现目标控制功能,为进一步的实车调试奠定了良好的基础。

电动汽车PMSM驱动系统的故障检测

在永磁同步电机的故障特征分析的基础上,提出基于可检测的定子电流、母线电压及电机转速实施电动汽车PMSM驱动系统故障检测的判据,并架构了故障检测系统。通过具有故障检测功能的PMSM矢量控制系统的Simulink仿真模型的建立和处理器在环测试,不仅验证了建议的故障检测方案可行性及有效性,而且证实了使用电机控制器中的DSP处理芯片能够实现多种故障的在线快速检测。

基于模型的虚拟温度传感器设计

针对航空发动机控制系统的半物理仿真过程中实时温度场难以模拟、接口电路的温度通道不能检验等问题,提出了一种基于模型的虚拟温度传感器设计思路。在Matlab/Simulink平台上建立传感器的变时间常数算法模型,使用RTW-EC的自动生成代码工具基于数字信号处理器(DSP)C2000微控制器设计了虚拟温度传感器,进一步结合CCS集成开发环境(IDE)对所生成的温度传感器代码进行了处理器在环(PIL)验证。仿真结果表明:所构建的虚拟传感器能够高精度模拟真实温度传感器的特性,可以满足航空发动机控制系统半物理仿真试验的要求。

机车粘着控制多学科仿真平台研究与实现

随着我国铁路运输的不断发展,机车的牵引力也不断增加。如何有效地增加机车牵引力,预防和控制打滑控制现象是粘着控制研究的重点。传统的粘着控制基于简化的二自由度机车数学模型,不能准确的表征复杂的机车模型。利用多体动力学仿真软件Simpack搭建机车模型,配合Matlab/Simulink软件搭建的机车电机传动控制模型,利用Mathworks公司的基于模型设计方法,在传统仿真模型中加入DSP控制器,构建跨多学科的机车粘着控制仿真平台,仿真结果表明,多学科仿真平台能有效的实现机车粘着控制仿真。

基于VSG的并网逆变器功率控制研究

虚拟同步发电机控制技术能够让并网逆变器自主稳定地参与电网运行。为验证虚拟同步发电机控制的作用并解决电磁功率收敛扰动较大的问题,文中分析了虚拟同步发电机的数学模型和控制策略,并基于同步旋转坐标的方法,提出一种优化的虚拟同步发电机控制。搭建15 kVA的虚拟同步发电机仿真系统,并通过处理器在环实验验证。结果表明,所设计的控制策略不仅具有较好的功率跟踪和调频调压性能,还能为系统提供惯性和阻尼。同时,新的控制策略减少了电磁功率收敛扰动,提高了系统的稳定性和灵活性。

基于模型的多任务数字电源控制系统设计

首先分析了多任务电源控制系统的工作机制，在此基础上对电源控制系统的任务进行了合理规划和优先级别划分，并建立了控制系统的仿真模型，进一步结合Matlab／EmbeddedCoder集成外设驱动并生成了控制系统的工程代码，并基于SimPowersystem建立了半桥DC／DC的平均电路模型，并通过处理器在环测试（PIL）对控制算法进行了验证，最后通过了样机测试。

基于模型开发的测试自动化在汽车行业的应用

一方面,随着电控单元在汽车零部件中所占的比重日益增长和ISO26262汽车功能安全标准的推广,汽车厂商对汽车软件的可靠性和安全性要求越来越高。另一方面,利用Mathworks公司的Matlab/Simulink/Stateflow等工具进行基于模型的设计越来越普遍,但由于高昂的费用和测试平台的复杂性,使得大部分公司并没有充分重视测试环节。为了解决汽车厂商和供应商的矛盾,笔者提出了一种基于模型开发的测试自动化解决方案,该方案不但可以测试模型的正确性,还可以测试模型生成代码和模型的一致性,而且能在开发前期,就把模型生成的代码下载到目标板(只需要项目所用微控制器搭建的最小系统)或硬件仿真器中进行测试,测试完成后,自动生成测试报告,既保证了软件质量,轻松满足了客户需求,又可以提高开发效率、降低成本。