Motor Control Blockset

Concevoir et implémenter des algorithmes de contrôle de moteur

 

Motor Control Blockset™ offre des exemples de référence et des blocs pour le développement d'algorithmes de commande vectorielle pour les moteurs brushless (sans balais). Ces exemples montrent comment configurer un modèle de contrôleur afin de générer du code C compact et rapide pour n'importe quel microcontrôleur cible (avec Embedded Coder®). Vous pouvez également utiliser les exemples de référence pour générer du code C incluant algorithmes et périphériques pour des kits de contrôle moteur spécifiques.

Le blockset inclut des transformées de Clarke et de Park, des observateurs de mode glissant et de flux, un générateur de formes d'onde, ainsi que d'autres composants permettant de créer des contrôleurs de vitesse et de couple. Vous pouvez régler automatiquement les gains des contrôleurs en fonction d'une bande passante et de marges de phase spécifiées pour les boucles de courant et de vitesse (avec Simulink Control Design™).

Le blockset vous permet de créer un modèle de moteur précis grâce à des outils permettant de collecter des données directement depuis le hardware et de calculer les paramètres du moteur. Vous pouvez utiliser le modèle de moteur paramétré pour tester votre algorithme de contrôle via des simulations en boucle fermée.

En savoir plus :

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. 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.

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.

Algorithmes de contrôle moteur

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

Commande vectorielle

Utilisez des blocs Park, Clarke, PI controller, Space vector generator, Maximum torque per ampere (MTPA) et Field weakening pour créer des algorithmes de commande vectorielle dans Simulink.

Algorithme de commande vectorielle implémenté avec des blocs 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.

Code généré pour l’implémentation d’un observateur à mode glissant.

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.

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 Sensor Decoder 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.

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 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.

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).

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).

Bloc Field-Oriented Controller Autotuner.

Estimation des paramètres du moteur

Identifiez automatiquement les paramètres du moteur.

Tests instrumentés prédéfinis

Identifiez la résistance du stator, les inductances d'axe direct quadrature, la constante de force contre-électromotrice, l'inertie et la constante de friction en utilisant les exemples de référence fournis, qui exécutent des tests prédéfinis sur votre 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 à l'aide de blocs implémentant des modèles linéaires de moteurs de type lumped-parameter. 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 pour des simulations rapides en boucle fermée.

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.

Dynamique de commutation d'onduleur modélisée à l'aide de Simscape Electrical.

Nouveautés

Algorithmes de contrôle moteur

Concevez une commande vectorielle à l'aide de transformations de Park et Clarke, de générateur de formes d'onde, de fonction de défluxage et d’autres blocs

Exemples de référence

Simulez une commande vectorielle et générez du code C compact et rapide pour l'implémentation sur microcontrôleur (avec Embedded Coder®)

Exemples de référence

Pilotez un moteur avec plusieurs kits matériels de contrôle moteur

Décodeurs de capteurs et estimateurs sans capteur

Implémentez un contrôle moteur avec et sans capteur

Réglage automatique de contrôleur

Réglez automatiquement les boucles de courant et les boucles de vitesse (avec Simulink Control Design)

Estimation des paramètres du moteur

Identifiez les paramètres d’un moteur à partir d'expériences sur un moteur physique

Modèles de moteurs

Vérifiez les algorithmes de contrôle via une simulation en boucle fermée avec des modèles linéaires de machines synchrones à aimants permanents (PMSM) intérieurs ou montés en surface

Consultez les notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.