Motor Control Blockset

Concevoir et implémenter des algorithmes de contrôle moteur

Motor Control Blockset™ contient des blocs Simulink^® permettant de créer et de régler une commande vectorielle et d'autres algorithmes pour des moteurs brushless. Les blocs incluent des transformées de Clarke et de Park, des observateurs sans capteurs, un contrôle par défluxage, un générateur d'espace vectoriel et une commande vectorielle auto-ajustable. Vous pouvez vérifier les algorithmes de contrôle dans une simulation en boucle fermée avec les modèles de moteurs et d'onduleurs inclus dans le blockset.

L'outil d'estimation des paramètres du blockset exécute des tests prédéfinis sur le hardware de votre moteur pour estimer précisément la résistance du stator, les inductances d'axes direct et en quadrature, la constante de force contre-électromotrice, l'inertie et la friction. Vous pouvez intégrer ces valeurs de paramètres du moteur dans une simulation en boucle fermée pour analyser le design de votre contrôleur.

Les exemples de référence indiquent comment vérifier les algorithmes de contrôle dans une simulation sur PC et générer du code C compact qui supporte les taux d'exécution requis pour l'implémentation en production. Ces exemples peuvent également être utilisés pour implémenter des algorithmes pour les kits hardware de contrôle de moteur supportés par le blockset.

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Présentation des algorithmes de contrôle de moteur DC brushless

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Exemples de référence

Accélérez votre design de contrôle de moteur grâce à des modèles d'exemple complets.

Simulation et génération de code

Utilisez des exemples de référence entièrement assemblés comme point de départ pour concevoir et implémenter des algorithmes de commande vectorielle pour des moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM) montés en surface et intérieurs, pour des moteurs à induction et des moteurs DC brushless (BLDC). Utilisez ces exemples de modèles pour tester et vérifier le design de votre algorithme dans une simulation en boucle fermée, et réutilisez les mêmes modèles pour générer et déployer du code embarqué.

Contrôle par défluxage (avec MTPA) d'un PMSM

Commande vectorielle de moteur à induction en utilisant un capteur de vitesse

Commutation en six étapes de moteur BLDC en utilisant les informations du capteur

Commande vectorielle de PMSM avec Simulink, partie 2 : simulation desktop

Kits de contrôle moteur

Utilisez les exemples de référence pour générer du code C compact et rapide afin d'implémenter des algorithmes de contrôle moteur sur les kits supportés. Créez et déployez automatiquement des applications sur votre microprocesseur cible directement depuis un modèle Simulink pour tester des algorithmes sur le moteur physique. Communiquez avec et contrôlez ces applications cibles depuis la machine hôte.

Commande vectorielle d'un PMSM à l'aide d'un capteur de Hall

Commande vectorielle d'un PMSM à l'aide d'un encodeur en quadrature

Régler les gains des paramètres de contrôle sur le hardware et valider le système

Connexions hardware

Commande vectorielle de PMSM avec Simulink, partie 3 : déploiement

Algorithmes de contrôle moteur

Concevez des algorithmes de contrôle moteur à l'aide de blocs optimisés pour la génération de code.

Design de l'algorithme de contrôle

Utilisez les blocs Park, Clarke, PI controler, Space Vector Generator, Maximum Torque per Ampere (MTPA), Field Weakening et Induction Motor Slip Speed Estimator pour créer des algorithmes de contrôle pour les moteurs PMSM et à induction dans Simulink. Utilisez le bloc de commutation en six étapes pour contrôler les moteurs BLDC.

Concevoir un algorithme de commande vectorielle

Bloc ACIM Control Reference

Bloc MTPA Control Reference

Bloc Six Step Commutation

Comprendre les algorithmes de contrôle de moteur BLDC

Commande vectorielle des moteurs à induction avec Simulink et Motor Control Blockset

Génération de code

Générez du code compact et rapide en virgule fixe ou flottante, à des fins d’implémentation sur microcontrôleur embarqué (avec Embedded Coder). Évaluez les performances de la boucle de courant en mesurant son temps d'exécution sur cible.

Générer du code pour une cible personnalisée

Vérification et profilage de code à l'aide de tests processor-in-the-loop

Déploiement et validation de l'algorithme de contrôle moteur

Voir la galerie (2 images)

Prototypage rapide des lois de commande

Testez des algorithmes de contrôle en temps réel avec Simulink Real-Time et le kit de contrôle de moteur électrique Speedgoat. Ce kit se compose d'un package logiciel/matériel complet permettant d'exécuter et de tester des algorithmes de contrôle de moteur brushless à courant continu développés avec Motor Control Blockset sur du matériel temps réel Speedgoat pourvu d'E/S analogiques et numériques.

Kit de contrôle de moteur électrique Speedgoat

Kit de contrôle de moteur électrique Speedgoat.

Décodeurs de capteurs et observateurs

Implémentez des algorithmes de contrôle moteur avec et sans capteur.

Décodeurs de capteurs

Utilisez des exemples de référence afin de calibrer les offsets des capteurs à effet Hall et des encodeurs en quadrature. Utilisez ensuite des blocs pour le décodage des capteurs pour traiter les signaux des capteurs à effet Hall, des encodeurs en quadrature et des résolveurs afin de calculer la position et la vitesse du rotor.

Calibrage de l'offset du capteur à effet Hall pour un moteur PMSM

Calibrage de l'offset de l'encodeur en quadrature pour un moteur PMSM

Calcul de la vitesse et de la position à l'aide d'un capteur à effet Hall

Décodeur en quadrature

Bibliothèque de décodeurs de capteurs dans Motor Control Blockset.

Observateurs

Implémentez une commande vectorielle sans capteur à l'aide des blocs Sliding Mode Observer et Flux Observer. Utilisez ces blocs pour calculer la position électrique du rotor et la vitesse mécanique d'un PMSM et de moteurs à induction à partir des tensions et courants mesurés. Estimez le flux magnétique et le couple mécanique. Réglez les paramètres d'un observateur et validez son fonctionnement en simulation avant de générer du code embarqué.

Commande vectorielle sans capteur d'un PMSM

Commande vectorielle sans capteur de moteur à induction

Observateur à mode glissant

Observateur de flux

Estimation de la position et de la vitesse à l'aide du bloc Sliding Mode Observer.

Réglage automatique de contrôleur

Réglez automatiquement les gains des boucles de courant et de vitesse.

Réglage initial du contrôleur

Calculez automatiquement les gains initiaux des contrôleurs PI pour les boucles de vitesse et de courant en fonction des paramètres du moteur et de l'onduleur. Les scripts fournis vous permettent d'analyser la dynamique de la boucle de courant dans les domaines temporel et fréquentiel en calculant et visualisant la position des pôles, le diagramme de Bode et la réponse indicielle de votre boucle de courant (avec Control System Toolbox).

Estimer les gains du contrôle à partir des paramètres du moteur

Test des gains calculés du contrôleur sur un moteur physique.

Outil de réglage automatique pour la commande vectorielle

Utilisez le bloc Field-Oriented Control Autotuner pour régler les gains des boucles de vitesse et de courant d'une commande vectorielle afin d'atteindre la bande passante et la marge de phase spécifiées pour chaque boucle (avec Simulink Control Design). Réglez les gains via simulation bouclée sur un modèle de moteur. Vous pouvez également régler les gains en temps réel avec un vrai moteur dans la boucle et une machine temps réel Speedgoat (avec Simulink Real-Time).

Régler des contrôleurs PI avec le bloc Field Oriented Control Autotuner

Régler des contrôleurs PI avec le bloc Field Oriented Control Autotuner sur des systèmes temps réel

Comment utiliser le bloc Field Oriented Control Autotuner

Bloc Field Oriented Control Autotuner

Commande vectorielle de PMSM avec Simulink (4 Vidéos)

Estimation des paramètres du moteur

Identifiez automatiquement les paramètres du moteur.

Tests instrumentés prédéfinis

Identifiez la résistance du stator, les inductances d'axe direct et quadrature, la constante de force contre-électromotrice, l'inertie et les paramètres de friction pour votre moteur PMSM en utilisant les exemples de référence fournis, qui exécutent des tests prédéfinis sur votre moteur. Vous pouvez utiliser le capteur de Hall, l'encodeur en quadrature ou des observateurs sans capteurs pour ces tests.

Estimer les paramètres du moteur à l'aide de l'outil d'estimation des paramètres du Motor Control Blockset

Commande vectorielle de PMSM avec Simulink, partie 1 : estimation des paramètres du moteur

Tableau de bord d'estimation des paramètres

Lancez et contrôlez l'estimation des paramètres à partir d'un modèle Simulink sur un ordinateur hôte. Enregistrez les valeurs estimées pour paramétrer des modèles de moteur et calculer ensuite les gains des contrôleurs.

Tableau de bord d'estimation des paramètres.

Modèles de moteurs

Représentez les dynamiques du moteur et de l’onduleur par des modèles linéaires moyennés.

Modèles de moteurs et d'onduleurs

Modélisez et simulez vos PMSM à aimants intérieurs ou montés en surface et des moteurs à induction à l'aide de blocs implémentant des modèles linéaires de moteurs à paramètres localisés. Paramétrez ces modèles avec des valeurs déterminées à partir de tests instrumentés. Combinez votre modèle de contrôleur avec un modèle de moteur et un modèle moyenné d'onduleur fourni pour des simulations rapides en boucle fermée.

Création du modèle du système en utilisant Motor Control Blockset

PMSM à aimants montés en surface

Moteurs à induction

Onduleur à valeur moyenne

Modélisation d'un PMSM et d'un onduleur.

Modélisation haute-fidélité avec Simscape Electrical

Modélisez et simulez la dynamique non linéaire d'un moteur et les commutations idéales ou détaillées de l'onduleur à l'aide de Simscape Electrical™. Testez vos algorithmes de commande vectorielle en regard de ces modèles de moteurs et d'onduleurs haute-fidélité avec des simulations qui intègrent les non-linéarités et les effets de commutation.

Modéliser une dynamique de commutation dans l'onduleur avec Simscape Electrical