產(chǎn)品概述
開源多電機(jī)驅(qū)動控制綜合實(shí)驗(yàn)平臺是基于TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開發(fā)。由三組電機(jī)對拖平臺（含高性能扭矩傳感器）、電機(jī)驅(qū)動控制實(shí)驗(yàn)箱、上位機(jī)和軟件包組成。電機(jī)包括一臺直流有刷電機(jī)（汽車電動門窗、座椅、小型自動化設(shè)備等廣泛應(yīng)用）、三臺永磁同步交流伺服電機(jī)（機(jī)器人、自動化設(shè)備等廣泛應(yīng)用）、一臺交流異步電機(jī)（特斯拉電動汽車廣泛應(yīng)用）和一臺直流無刷電機(jī)；硬件原理圖全部開源；軟件包提供開源的電機(jī)驅(qū)動控制程序。
系統(tǒng)提供電機(jī)驅(qū)動控制仿真、信號采集、PWM產(chǎn)生、坐標(biāo)變換和FOC磁場定向控制、恒壓頻比調(diào)速、電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)等內(nèi)容。可支撐自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)、機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)、機(jī)器人工程專業(yè)、智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、人工智能工程專業(yè)中《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)拖動與控制》、《伺服電機(jī)與驅(qū)動技術(shù)》、《現(xiàn)代永磁同步電機(jī)控制原理及MATLAB仿真》等課程的配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺，同時可支撐科研工作者開發(fā)新型的電機(jī)控制模型和算法的科研平臺。
產(chǎn)品特點(diǎn)
(1)電機(jī)為工業(yè)中廣泛應(yīng)用的四種類型（直流有刷電機(jī)、直流無刷電機(jī)、永磁同步伺服電機(jī)和異步電機(jī)）。
(2)軟硬件底層全部開源，方便二次開發(fā)。
(3)基于TI DSP嵌入式和MATLAB/Simulink軟件開發(fā)，在Simulink中進(jìn)行模塊化編程實(shí)
電機(jī)的驅(qū)動控制，驗(yàn)證各種算法，自動生成代碼。
(4)電路模塊化設(shè)計，可插拔，具有各種編碼器接口，信號方便用萬用表和示波器觀測。
(5)支持PWM和SVPWM、矢量控制等電機(jī)驅(qū)動控制算法。
(6)支持PID、電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)等控制算法。
(7)可通過上位機(jī)在線觀測、記錄、修改參數(shù)。
(8)可以實(shí)現(xiàn)對拖，施加可變負(fù)載，研究高級控制算法在可變負(fù)載下的伺服性能。
平臺組成
電機(jī)驅(qū)動控制綜合實(shí)驗(yàn)平臺由實(shí)驗(yàn)控制箱和電機(jī)對拖平臺組成，開發(fā)流程如圖2所示。
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實(shí)驗(yàn)控制箱
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電機(jī)對拖平臺
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由TMS320F28335 DSP作為主處理器。電機(jī)驅(qū)動控制程序支持在MATLAB/Simulink中編寫、自動生成代碼、自動編譯下載到控制器中運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)控制器和電腦上位機(jī)之間通過串口連接。
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電機(jī)平臺由電機(jī)本體、扭矩傳感器、光電式增量編碼器和聯(lián)軸器構(gòu)成。電機(jī)包括永磁同步電機(jī)、直流有刷電機(jī)、直流無刷電機(jī)和異步電機(jī)；編碼器線數(shù)為2500PPR，4倍頻；扭矩傳感器測量電機(jī)正反轉(zhuǎn)扭矩信號。
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實(shí)驗(yàn)平臺主要參數(shù)如表一所示：
表1 電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)平臺技術(shù)參數(shù)
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設(shè)備名稱
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主要技術(shù)參考指標(biāo)
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硬件電路板
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底板
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2路增量式編碼器調(diào)理電路、1路霍爾調(diào)理電路、5路開路輸出、2路AD輸入調(diào)理電路（1路正負(fù)10V，1路0-5V）、2路按鍵開關(guān)、4路撥碼開關(guān)、1路蜂鳴器調(diào)理電路
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控制板
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2路CAN通訊電路、5V轉(zhuǎn)3.3V和1.9V電源電路、1路RS232電路、2片PWM輸出3.3V轉(zhuǎn)5V芯片、復(fù)位按鍵及3個接線端子
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電機(jī)功率驅(qū)動板
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6個MOS管及散熱片、3個MOS驅(qū)動芯片、3個電流采樣芯片
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電源板
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24V轉(zhuǎn)+15V電路、+15V轉(zhuǎn)+5V電路、+5V轉(zhuǎn)-5V電路
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外部擴(kuò)展板
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1路SCI接口、1路SPI接口、1路并口、2路AD及2路GPIO接口
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交流伺服電機(jī)
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額定電壓
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36V
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額定功率
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200W
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額定轉(zhuǎn)速
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3000RPM
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增量式編碼器
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2500PPR
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直流有刷電機(jī)
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額定電壓
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24V
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額定功率
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205W
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額定轉(zhuǎn)速
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2800RPM
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異步電機(jī)
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額定電壓
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24V
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功率
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150W
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轉(zhuǎn)速
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1450RPM
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增量式編碼器
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2500PPR
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直流無刷電機(jī)
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額定電壓
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24V
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額定功率
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200W
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額定轉(zhuǎn)速
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3000RPM
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扭矩傳感器
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量程
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0-2Nm
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靈敏度
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1-1.5 mV / V
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零點(diǎn)輸出
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±2% F.S.
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制動電阻
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電阻值
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5Ω
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功率
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200W
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其他模塊
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電源模塊、USB數(shù)據(jù)線、USB轉(zhuǎn)串口、扭矩信號放大器
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實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
列表2所列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為可以在本平臺完成的所有實(shí)驗(yàn)列表，所有實(shí)驗(yàn)程序均在Matlab/Simulink軟件中編寫，所有程序源代碼均開放，可以自由修改，實(shí)驗(yàn)均配有演示視頻。
表2 電機(jī)平臺實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
本科和研究生教學(xué)課程：
電機(jī)學(xué)
電機(jī)拖動與控制
電力電子技術(shù)
MATLAB建模與仿真
伺服電機(jī)與驅(qū)動技術(shù)
電機(jī)及電力拖動基礎(chǔ)
單片機(jī)原理及應(yīng)用
支撐科研方向：
電機(jī)參數(shù)自動辨識
負(fù)載慣量識別
S型曲線速度規(guī)劃
PI參數(shù)自動整定
魯棒控制
模型預(yù)測控制
自適應(yīng)魯棒控制
自抗擾控制
