【在线研讨会回顾】电机控制开发中基于模型的设计

2014年，ADI在中电网上举办了“电机控制开发中基于模型的设计”在线座谈。


研讨会中，我们介绍了基于模型的设计(MBD)，并讨论这种设计方法如何加快产品上市时间以及提升产品质量。涉及的主题包括：软件工具、工作流程、高级测试和嵌入式的代码开发。


 

研讨会讲义请点击链接http://seminar.eccn.com/140116/查看回放，下面是部分内容截图哦：

 


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  •      这里分享研讨会中具有代表性的工程师与ADI专家之间的技术问答供大家参考，并附上讲义PDF资料供大家下载哦。关于电机控制、关于ADSP-CM40x相关的任何问题，欢迎跟帖提出，专家第一时间给予专业解答！

     

    【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，http://www.analog.com/en/processors-dsp/cm4xx/products/index.html或者http://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】

    http://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

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    【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，http://www.analog.com/en/processors-dsp/cm4xx/products/index.html或者http://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】

    http://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

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