基于simulink的直流有刷电机电压开环实验

Question

这是一个基于simulink的直流有刷电机电压开环实验模型

然后双击模块上图 15.3 橙色模块，进入子系统：

M 法测速模块如下图 15.5：

直流电机采用的编码器为 2500 线，硬件 4 倍频，所以转动一圈输出 10000 个脉冲。

ADC 模块，ADC 采集的电压范围为 0-3 V 电压，转换成 0-4096 数字量。电流传感器精度为 55mV/1A。
实验箱母线电压为 24V，通过给定电压进行换算，转换成相应的占空比。从而控制直流电机驱动电路。

打开示例模型“A_OpenLoopVoltageDCBM.slx”， 点击下图红色框中下载按钮，自动生成 C 代码并下载到 F28335RAM 中运行。
这就是一个完整的模型图，从模型也能看出是通过编码器采集数据。开环实验的原理就是通过控制直流电机电枢电压 U 的大小，改变直流电机电磁转矩和转速的大小。我想知道每一个模块的每一个细节，例如M法测速在模型中怎么体现的，哪一步代表什么，AD采集又是什么，在模型中如何变成电压电流等等，我需要明白模型的每一个具体细节和代表的意思，谢谢！

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

直流有刷电机电压开环实验模型详解

您的描述提供了关于基于Simulink的直流有刷电机电压开环实验模型的详细信息，包括多个子系统的功能和连接关系。下面我将逐一解析每个模块的功能及其在模型中的作用，以帮助您理解整个系统的运作机制。

1. 图1 - 直流有刷电机开环实验模型

此主模型包含了以下几个关键模块：

• C28x: 代表TMS320C28x系列DSP处理器，作为硬件平台用于执行Simulink生成的控制算法代码。
• IRQ1, Interrupt, Hardware Interrupt: 这些模块表示硬件中断，用于实时响应特定事件（如定时器溢出、编码器脉冲等）。
• Function(): 定义了特定功能的子系统，可能包含自定义的算法或逻辑处理。
• Send/Get GUData1-4: 这些模块用于与外部设备（如硬件接口、GUI等）交换数据，如电流I(A)、电压DC_Ua(V)、转速speed(RPM)、母线电压V_bus(V)等。
• LED闪烁控制: 通过接收数据并控制LED状态，实现对系统运行状态的可视化监控。
• Error, Cocreat, Digtal Cutput: 可能用于错误检测、协同创建和数字输出控制。

2. 图2 - “4”子系统（采集编码器数据并处理转速）

• C28x: 同上，此处指代使用的DSP处理器。
• speed(RPM): 输出电机转速，由编码器数据计算得出。
• qposcnt: 编码器位置计数器，记录电机轴旋转的脉冲数。
• Pulses: 编码器产生的脉冲信号。
• eQEP: 正交编码器接口（Enhanced Quadrature Encoder Pulse），用于捕获编码器信号并计算电机转速。
• OFWM: 可能是指Over-Frequency Watchdog Monitor，用于监控编码器信号频率是否超出预期范围。
• ADC: 模数转换器，用于采集模拟电压信号。
• ADC Calculation: 子系统，负责将ADC采集到的数字值转换为实际的电压和电流值。

3. 图3 - M法测速模块

M法测速是一种基于脉冲计数的方法来估算电机转速。在此模块中：

• Function-Call Subsystem: 包含M法测速算法的具体实现。
• M法测速: 使用公式 speed(RPM)=60*△M/(△t*10000) 计算电机转速，其中 △M 是脉冲数变化量，△t 是时间间隔（由采样周期决定，如1/15000秒）。
• QEP: 引用编码器的正交编码器接口（eQEP）模块。
• Delay 15 Cycles: 用于引入固定延时，确保采样间隔一致。

4. 图4 - “ADC_calculation”子系统

该子系统将ADC采集到的数字电压值转换为实际的电流和电压值：

• 电压·电流转换系数1-6: 分别对应不同通道的转换系数，用于将数字量转换为对应的实际电压或电流值。例如，对于电流传感器，系数可能为 (3/2) * (12/0.055)，其中(3/2)为增益调整，(12/0.055)为电压-电流转换比例。
• ADC: 输入端口，接收来自ADC模块的数字电压值。
• VBUS: 输出母线电压V_bus(V)，由ADC数据经过转换得到。
• Torque(mN.m): 输出电机扭矩，可能基于电压和电流计算得出。

5. 图5 - 给定电压换算成ePWM比较寄存器的设定值

该模块将给定的电压参考值转换为ePWM比较寄存器的设定值，以便控制电机电枢电压：

• C280x/C2833x: 表示所使用的DSP型号。
• ePWM: 增强型脉宽调制（Enhanced PWM）模块，用于生成控制电机电枢电压的PWM波形。
• U(mV): 输入给定电压值（以毫伏为单位）。
• Vref(V): 给定的电压参考值。
• 转换公式: 使用比例关系将给定电压转换为ePWM比较寄存器的设定值，以便设置合适的占空比。

综上所述，该Simulink模型实现了直流有刷电机的电压开环控制实验，具体流程如下：

1. 通过编码器（结合eQEP模块）实时监测电机转速。
2. 使用ADC采集电机电枢电压、电流及母线电压。
3. 在“ADC_calculation”子系统中，将ADC数据转换为实际的电压、电流和扭矩值。
4. 利用M法测速模块计算电机转速。
5. 将给定的电压参考值转换为ePWM比较寄存器的设定值，生成PWM波形控制电机电枢电压。
6. 数据通过Send/Get GUData模块与外部设备交互，实现状态监控和控制指令传输。
7. LED闪烁控制模块根据系统状态更新LED状态，提供直观的运行状态指示。

这就是整个Simulink模型的详细解读，涵盖了各个模块的功能、数据流向以及系统工作原理。如果您需要进一步了解某个模块的内部算法实现或代码生成，可以提供更具体的查询点，我会竭力为您提供所需信息。