工程师百问百答——电机控制开发中基于模型的设计

【问】

请问ADSP-CM40X在电机控制中有哪些优势

【答】

最快的ARM CORTEX-M4F，最高的ADC精度，最大的内置SRAM,FLASH，最强的SINC滤波，还有完备的系统安全性考虑。可以轻松完成双轴甚至3轴的控制。如果需要，可以发邮件，我为您提供独立第三方的具体分析数据。

【问】

MBD的设计流程是什么？

【答】

针对今天的电机控制模型：

1 工厂建模：电机、负载、电力电子等

2 接口建模：传感器、设备驱动

3 控制器建模：三相永磁电机磁场定向控制 

4 分析和综合：第1至3步创建的模型用于确定工厂模型的动态特性，系统调谐和配置

5 验证和测试：离线仿真和/或实时仿真，研究动态系统的时间响应

6 部署到嵌入式目标 自动代码生成，测试和验证

【问】

请问专家,基于模型的设计,能否提高设计速度和效率?

【答】

这正是基于模型设计的优势。

【问】

可以FOC控制吗？

【答】

这就是一个FOC控制的例子

【问】

请问哪里可以下载到MATLAB\SIMULINK及IAR配套的开发软件？

【答】

在Matlab官网和IAR的官网可以下载安装程序。如果需要本次演示的Simulink模块，可以发邮件到processor.china@analog.com，我们会发送给您。基于IAR的ADSP-CM40X驱动可以在ADI官网上下载，https://www.analog.com/en/processors-dsp/cm4xx/products/index.html或者https://www.analog.com/en/evaluation/cm40x-ez/eb.html 的product download一栏

【问】

DSP-CM40X可否实现对无相位传感器的控制，请专家帮忙解答下[

【答】

无传感器的控制由于没有位置反馈，必须通过电流来计算反电动势，所以电流反馈的精度非常重要，CM40X内置16位AD，可以达到13位以上的ENOB，同时配备SINC3滤波器硬件模块，对SIGMA-DELTA ADC的处理起到极大的帮助，比目前任何其它处理器都更适合无传感器控制的精度提高。

【问】

代码开发用什么语言？

【答】

我们的演示里，Simulink生成的是C语言，IAR里也是C语言，您也可以选用C++

【问】

MATLAB程序与硬件仿真的接口采用的是啥接口

【答】

我们的系统里用的是UART

【问】

老师，工厂建模,接口建模和控制器建模如何不同又如何相互连接?

【答】

它们使用的模型不同，工厂建模这里是指对电机建立模型，接口建模是指对传感器、AD等建模，控制器建模是对算法建模，每个模块都有它的输入输出参数，模块之间通过这些参数相连。

【问】

继续刚才的问题，而MCU工程师则把外设驱动和接口做好，并把matlab编译的控制软件代码移植到MCU中，然后实际运行验证。这样基于模型的设计分成两条并行的流程，matlab和MCU都可以实现控制功能，完成验证和测试？

【答】

是的，只要接口统一。您可以申请我们的例子学习一下。processor.china@analog.com

【问】

MATLAB可以实现对电机算法的实时仿真吗？如何实现的

【答】

实时仿真需要考虑系统运行环境，在我们的模型里对一些情况有所考虑，但不是很全面。但是我们生成C语言代码之后，在真实系统上运行的结果，包括电流速度力矩都都可以反馈到Matlab监视窗口，客户可以看到实时运行的结果。

【问】

ADI公司可提供哪些供设计用的模型?如何获得?

【答】

请发邮件到processor.china@analog.com我为您提供完整的模型

【问】

电源板从哪能够购买?有没有原理图在网络上下载.能不能提供一下链接?

【答】

请发送邮件到processor.china@analog.com，我们会发原理图给您。电源板是美国第三方设计的，支持中国客户比较麻烦，但是原理图可以免费提供。

【问】

请专家详细介绍ADSP-CM40x处理器中模拟信号的主要性能.谢谢!

【答】

内置两个16位ADC转换器，每个采样率2.6MSPS， 有效位数13位以上。可与PWM， 编码器等同步，精确控制采样时间

【问】

ADI的M4F与ARM原型有什么差异？有哪些新功能？

【答】

内核方面与M4F相同，减少了中断优先级个数（适应系统外设的多少），总线和memory上增加了奇偶校验CRC校验、DMA带宽监控、外设之间的触发器。在外围增加了晶振看门狗，信号看门狗，SINC3滤波器，13位有效位数的16-24通道ADC. 总结起来就是业界最快的内核速度，最大的内置SRAM和flash，最高的ADC精度，最强劲的硬件加速单元（SINC3/4，谐波分析）

【问】

ADSP-CM40X在电机控制方面有应用案例吗，都有哪些，谢

【答】

目前已经有一些单轴和双轴控制的案例，在全国巡回演示中，客户对控制效果非常满意。我们需要得到客户同意才能公布客户信息。

【问】

MATLAB中的相关库函数代码是开放的不

【答】

根据license的不同，开放程度也不同。相信你可以解决license的问题

【问】

对于精度能控制到什么程度？在软体上有什么优势吗》？

【答】

仿真的精度和实际的精度总是会有一些差别。因为实际应用中的环境差异会比较大，噪声较多，所以在建模的时候，如果充分考虑各个步骤的噪声，把噪声也引入模型中，仿真的效果会明显提高。仿真的精度可以很高，但是没有意义。实际系统中的精度主要有电流反馈，速度反馈，PWM精度，算法精度，实时性等因素决定，ADI的ADSP-CM40X提供最高的内置AD精度（16位，ENOB13位），最快的M4内核240M，还有SIN3/SINC4滤波，可以节约130M内核周期。

【问】

想问下有哪些相关电机控制的MATLAB书籍能参考学一下

【答】

比如 《电力电子与电机拖动系统的Matlab仿真》 机械工业出版社

【问】

控制的马达功率有多高?

【答】

本demo的功率是480W。你可以选择不动的电机，在电机模型里修改参数即可

【问】

它们建模采用那些工具或软件?

【答】

Simulink和C语言

【问】

请教专家SINC滤波器有哪些作用？请结合应用详细讲解一下好么

【答】

SIGMA-DELTA ADC是精度最高的ADC，它的信号经过调制发送到DSP或其他处理器，必须用SINC3/SINC4滤波解调。

【问】

请问你们的演示平台可用于哪些产品的设计?

【答】

PMSM电机的FOC控制

【问】

新手，怎么能快速入门电机控制方面的MATLABSIMULINK及IAR？老师给讲讲呗

【答】

IAR的编程环境和你用过的其它环境区别并不大。我的建议是买几本书籍，实际动手建模。如果在用CM40x时遇到问题，可以发邮件给processor.china@analog.com

【问】

相关应用的开发板信息及相关程序在哪儿能下载呀

【答】

https://www.analog.com/en/evaluation/cm40x-ez/eb.html可以下载ADSP-CM40X的驱动，Simulink模块请联系processor.china@analog.com

【问】

磁场定向控制是通过什么来实现的?

【答】

FOC控制是一个成熟的模型。通过速度，电流，力矩的PI控制，SVPWM等来完成，请参考专业书籍

【问】

请问老师在MATLAB中产生的代码如何与IAR中的代码相互调用？能讲解一下么？谢谢

【答】

C语言的函数可以生成S-FUNCTION，被simulink调用，Matlab生成的代码包括程序和头文件，头文件里定义的变量和程序接口可以被IAR的其它程序使用和调用。我还是把我们的例子给你研究一下吧。processor.china@analog.com

【问】

ADSP-CM40X可以运行LINUX操作系统？

【答】

CM40X本身的硬件是可以支持uclinux的，不过目前ADI没有计划移植。我们建议的首选操作系统是ucose III

【问】

请问：通讯接口支持哪几种，对网络距离有何要求？谢谢

【答】

ADSP-CM40X支持UART, SPI, USB, ETHERNET等等接口。网络距离遵循五类线链接的标准

【问】

请问MATLAB有电机控制方面的视频教程吗，专家能否给链接看下

【答】

Motor control motor control examples that covers the whole development cycle (including debugging):

http://www.mathworks.com/discovery/motor-control.html

Specific information on embedded code generation:

http://www.mathworks.com/products/embedded-coder/

Webinar on software and Hardware in the loop debugging:

http://www.mathworks.com/videos/a-simulink-real-time-testing-solution-for-power-electronics-and-motor-control-81910.html?s_iid=disc_rw_iam_bod