教育方案
國內第一家小型化、原型化、場景化、標準化工業數字孿生平臺廠商
多電機控制半實物實驗平臺
1、概述
多電機控制半實物實驗平臺涵蓋了多種類型的常用電機對象，包括步進電機、直流有刷電機、直流無刷電機、交流永磁同步電機，可以為電機拖動與控制、運動控制系統等課程的配套實驗設備。
本平臺提供基礎驗證實驗和創新開發實驗，系統結構簡單、操作便利，能夠幫助學生快速掌握不同常用電機的控制特性，并支持自主設計電機控制算法的驗證。
2、特征優勢
（1）模塊化設計
平臺采用模塊化的設計理念，系統結構清晰，易于維護升級；
（2）開放全環路控制
平臺開放了從電流環、速度環到位置環的電機三環控制回路，用戶可以在示例算法的基礎上，自行開發更高階的控制算法模型；
（3）開發環境友好
系統支持基于MWORKS/Simulink進行各種電機控制算法設計，并實現數字仿真到電機實物控制的平滑過渡；
（4）平臺實時性強
控制器采用ARM+FPGA的硬件架構，并運行RTOS實時系統的解決方案，可以實現100us內的電機最小控制周期；
（5）多樣化的調試手段
實驗過程中提供任意控制參數的在線修改、任意系統變量的在線監測、豐富多樣可任意組合的虛擬儀表監控界面，以及所有觀測數據的實時存儲、離線回放、數據導出等豐富的開發調試手段。
3、實驗內容
（1）直流有刷電機
直流電機正反轉實驗
基于PWM的直流電機調速實驗
直流電機閉環調速實驗（選修）
（2）步進電機
步進電機控制理論實驗
步進電機的位置控制實驗
步進電機的編碼器采集、轉速計算實驗
步進電機的開環調速實驗
步進電機的閉環調試實驗
（3）直流無刷電機：
BLDC控制理論實驗
BLDC的霍爾傳感器采集及轉速計算實驗
BLDC轉速計算實驗：M法、T法和M/T法☆基于霍爾傳感器的六步換向法控制實驗
無傳感器的控制實驗
PID閉環控制實驗
矢量控制實驗（選修）
（4）交流永磁同步電機
PMSM控制理論實驗
PMSM電機啟動實驗
PMSM電機堵轉實驗
PMSM電機加載實驗
SPWM控制實驗
控制接口測試實驗：編碼器、相電流、直流母線電壓采集等
開環控制實驗
基于矢量算法的三環控制實驗
4、實驗示例
圖1 PMSM控制模型
如上圖所示，基于MWORKS搭建了針對PMSM的SVPWM控制系統模型，該模型包括編碼器采集和轉速計算、雙環PI調節器、Park和Clarke坐標變換、相電流采集，以及帶死區設置的PWM輸出等。
該模型經過自動編譯后，生成RTOS系統下可執行的實時代碼，再部署到實時仿真機中運行。實時仿真機替代了伺服控制中的DSP控制板，采集電機編碼器和功率模塊的電壓、電流等信號，經模型解算后，對三相逆變橋輸出3組互補型PWM控制信號。
圖2 實驗軟件監控界面
如上圖所示，RT-Sim主控軟件提供了一個商業級虛擬儀表畫布，用戶可通過拖拽操作自定義監控界面，能夠對模型任意參數進行在線修改，例如PID參數、給點轉速指令等；也能實時在線監控任意變量和采集到的信號狀態，例如傳感器采集到的電流和轉速曲線，以及計算過程中的ID、IQ曲線。
5、選型配置
| 產品名稱 | 產品型號 | 系統配置 | |
多電機控制半實物實驗平臺 | LINKS-ES-MM-01 | ||
多電機實驗箱 | Links-MM-01 | ||
6、部分用戶
?北京工業大學 ?哈爾濱工程大學 ?重慶大學 ?重慶科技學院 ?西南民族大學 ?北京建筑大學 ?北京理工大學嘉興研究院 ?河南科技大學 ?湖北文理學院 ?四川農業大學 ?湖州師范學院 ?天津職業技術師范大學 ?長春工業大學