一、YXMBD系列簡介

為了支持高校電力電子和半實(shí)物仿真的教學(xué)，南京研旭特推出了基于模型設(shè)計的電力電子和運(yùn)動控制系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品可以滿足電氣工程、電力電子、自動化和控制科學(xué)等工科學(xué)科相關(guān)的教學(xué)與科研需求。

系統(tǒng)提供給學(xué)生從電路原理，電路構(gòu)建，到Simunlnk模型設(shè)計以及仿真，直至最后實(shí)際功率電路驗(yàn)證等一整套學(xué)習(xí)過程。這樣學(xué)生可以首先了解理論層，然后通過離線仿真對理論層加深理解，進(jìn)而再對實(shí)際硬件進(jìn)行控制，獲得真實(shí)的控制數(shù)據(jù)。讓學(xué)生更加清晰的了解理論、仿真與實(shí)際硬件控制的關(guān)系。

針對基礎(chǔ)教學(xué)方面，YXMBD-EMBOX10提供了豐富的實(shí)驗(yàn)例程，可以完成《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》、《自動控制原理》等課程的相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)例程從基礎(chǔ)的電路原理介紹、Simulink搭建仿真模型、實(shí)際硬件控制等層次入手，由淺入深，循序漸進(jìn)的指導(dǎo)學(xué)生。

二、系統(tǒng)組成

YXMBD-EMBOX10基于模型設(shè)計多電機(jī)驅(qū)動實(shí)驗(yàn)平臺包含SP1000快速原型控制器、多功能電機(jī)驅(qū)動板、三合一電機(jī)臺及磁粉張力制動器。每個平臺都有獨(dú)立的接口，方便拆卸，同時配備獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教程及實(shí)例介紹，平臺資源豐富，資源齊全，可單獨(dú)控制，亦可整體工作。

系統(tǒng)需要用到PC機(jī)，系統(tǒng)軟件主要使用Matlab，研旭組態(tài)監(jiān)控軟件（VIEW1000）。

圖1  系統(tǒng)實(shí)物圖

圖2  系統(tǒng)組成圖

YXMBD-EMBOX10基于模型設(shè)計多電機(jī)驅(qū)動實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)組成介紹：

?  SP1000快速原型控制器：系統(tǒng)核心控制器，DSP+FPGA雙核架構(gòu)，Simulink模型一鍵下載，加載后可與VIEW1000上位機(jī)軟件實(shí)時交互數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)跟蹤，波形監(jiān)控或者在線調(diào)參。

?  電機(jī)驅(qū)動實(shí)驗(yàn)箱：永磁同步電機(jī)、直流無刷電機(jī)及直流有刷電機(jī)共用的功率驅(qū)動模塊，強(qiáng)弱電隔離設(shè)計，電壓電流信號采用傳感器芯片采集，QEP及CAP接口全引出，保護(hù)機(jī)制健全。

?  磁粉制動器：經(jīng)濟(jì)型小體積手動張力制動器，百分比電壓輸出， 0~24V 旋鈕調(diào)節(jié)、數(shù)字顯示、短路保護(hù)及過載保護(hù)。

?  三合一電機(jī)臺：包含永磁同步電機(jī)，直流有刷電機(jī)及直流無刷電機(jī)，運(yùn)行時可通過磁粉制動器進(jìn)行加載。

?  直流電源：用于驅(qū)動板的供電及電機(jī)的供電。

?  Matlab：Simulink 是 MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境，在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，模型搭建完成后，可以一鍵下載到控制器中，省去復(fù)雜的設(shè)置過程。

?  VIEW1000：研旭自主開發(fā)的上位機(jī)軟件，采用以太網(wǎng)通訊，用于實(shí)現(xiàn)與SP1000的實(shí)時數(shù)據(jù)交互，方便客戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，波形監(jiān)控及在線調(diào)參等功能。

三、 產(chǎn)品核心設(shè)備介紹

3.1 SP1000快速原型控制器

■ RCP控制器特點(diǎn)

研旭公司推出的YXSPACE產(chǎn)品系列，能夠?qū)⒂脩粼O(shè)計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉(zhuǎn)換成DIDO、AIAO量，完成實(shí)際硬件控制。其基本控制框圖如下所示：

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，將模型中的接口與硬件驅(qū)動接口綁定后，再結(jié)合TI公司的CCS編譯工具產(chǎn)生可執(zhí)行文件，下載至YXSPACE控制器中運(yùn)行。

研旭YXSPACE-VIEW1000軟件主要用于配置YXSPACE控制器工作模式，同時可以實(shí)時監(jiān)測控制過程中的各類運(yùn)行量，包括采集量、中間控制變量等。YXSPACE-VIEW1000包括了6類監(jiān)控功能，分別為功能按鈕、通用DO按鈕、通用DI指示燈、波形顯示、設(shè)定數(shù)值、回顯數(shù)值等。用戶可以借助這些功能，直觀、方便的了解控制器內(nèi)部運(yùn)行的詳細(xì)信息。

控制器資源

3.2 VIEW1000軟件

研旭公司專門為SP1000研發(fā)了一套上位機(jī)監(jiān)控軟件VIEW1000軟件。VIEW1000包括了6類監(jiān)控功能，分別為功能按鈕、通用DO按鈕、通用DI指示燈、波形顯示、設(shè)定數(shù)值、回顯數(shù)值等。用戶可以借助此監(jiān)控功能，直觀、方便的了解控制器內(nèi)部運(yùn)行的詳細(xì)信息。

軟件中包含“控制器設(shè)置"界面以及“工作區(qū)"界面。

其中“控制器設(shè)置"界面共有4類控制器設(shè)置，包括仿真步長設(shè)置，DO控制源設(shè)置，QEP/CAP模式設(shè)置，PWM模塊設(shè)置。

“工作區(qū)"包括功能按鈕，DO設(shè)置，DI顯示，設(shè)置值，以及觀測值等監(jiān)控功能。

●  建立通信：表示控制器與VIEW1000建立通信關(guān)系；

●  停止通信：表示控制器與VIEW1000斷開通信關(guān)系；

●  設(shè)置：表示將設(shè)置參數(shù)文件下載至控制器中。

●  復(fù)位：表示對控制器整體進(jìn)行復(fù)位操作；

●  啟動仿真：通知控制器運(yùn)行simulink模型；

●  錄播：將控制器上傳的值保存，以便分析查看。

■  Simulink驅(qū)動庫

研旭自行開發(fā)了Simulink驅(qū)動庫，如下圖所示：

在Simulink的庫瀏覽欄中，添加研旭的驅(qū)動庫，右側(cè)就可以添加各類驅(qū)動支持驅(qū)動模塊，如ADC模塊，DAC模塊，DI模塊，PWM模塊，編碼器模塊以及示波器模塊等。用戶通過在模型中調(diào)用這些驅(qū)動模塊，就可以將模型與硬件對應(yīng)起來。

3.3 電機(jī)驅(qū)動實(shí)驗(yàn)箱

3.4三合一電機(jī)臺

四、實(shí)驗(yàn)例程

1、基于模型開發(fā)（MBD）理念介紹

2、快速原型控制器（RCP）介紹

3、RCP控制器與matlab對接操作

4、PWM的基本原理和半實(shí)物模型分析與搭建；

5、SVPWM的基本原理和半實(shí)物模型分析與搭建；

6、直流有刷電機(jī)開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

7、直流有刷電機(jī)速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

8、直流無刷電機(jī)開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

9、基于霍爾傳感器的直流無刷電機(jī)速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

10、基于磁粉制動器的直流無刷電機(jī)速度閉環(huán)控制加載實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

11、直流無刷電機(jī)無傳感器速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

12、永磁同步電機(jī)開環(huán)(V/F控制)控制實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

13、基于光電編碼器的永磁同步電機(jī)速度電流雙閉環(huán)實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

14、基于光電編碼器的永磁同步電機(jī)位置速度電流三閉環(huán)控制加載實(shí)驗(yàn)（離線模型+在線模型）；

五、實(shí)驗(yàn)管理及課程培訓(xùn)系統(tǒng)：

實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)主界面

?  創(chuàng)新的交互式實(shí)驗(yàn)課程軟件，提供進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需的各種支持。它不僅提供實(shí)驗(yàn)過程指導(dǎo)，還提供相關(guān)理論知識講解介紹，記錄測量結(jié)果，并可導(dǎo)出各類數(shù)據(jù)。

?  實(shí)驗(yàn)課程軟件需集成所有的實(shí)驗(yàn)例程，統(tǒng)一在一個軟件中運(yùn)行，可一鍵打開，自動完成程序的下載、仿真以及數(shù)據(jù)的在線觀測。

?  實(shí)驗(yàn)課程軟件需提供進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需的各種支持。包括但不限于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，相關(guān)理論知識講解、自動記錄實(shí)驗(yàn)過程中的各種數(shù)據(jù)，導(dǎo)出各類數(shù)據(jù)。  

?  支持Matlab運(yùn)行環(huán)境及Simulink實(shí)驗(yàn)仿真模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程，可直接一鍵打開模型并自動搭建UI界面，提供離線模式和在線模型，可直接進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

?  每一個例程都提供離線仿真模型和實(shí)物控制模型，學(xué)生導(dǎo)入模型，進(jìn)行虛擬仿真和實(shí)物控制的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

獨(dú)立例程說明書集成可直接打開

? 集成所有實(shí)驗(yàn)例程，系統(tǒng)可自動導(dǎo)入相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的Simulink控制模型，無需打開其他軟件。

? 可導(dǎo)入預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)控制界面，集成章節(jié)化的實(shí)驗(yàn)說明手冊，在實(shí)驗(yàn)工程文件基礎(chǔ)上按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行控制操。

離線matlab模型集成調(diào)用

在線matlab模型集成調(diào)用

?  可自動抓取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、*實(shí)驗(yàn)報告，提交實(shí)驗(yàn)報告，若有其他開放性實(shí)驗(yàn)，可自己建立相關(guān)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

?  可自動保存實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，支持自主導(dǎo)入控制模型，進(jìn)行快速原型控制器的程序一鍵生成與燒寫。

錄波數(shù)據(jù)顯示

? 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并具備錄波功能，波形數(shù)據(jù)可直接在matlab或第三方軟件中打開并查看。