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1、重庆大学本科学生毕业设计（论文）基于matlab 生成C代码的电机矢量控制仿真模型研究学生：曾宇航学号：20114346指导教师：余传祥副教授专业：电气工程与自动化重庆大学电气工程学院二O一五年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityGenerated C code of motor vector control simulation model research based on MATLAB Undergraduate: Zeng YuhangStudent Id:20114346Supervisor:Prof Yu Chuan
2、xiang Major: Electrical engineering and automationSchool of Electrical EngineeringChongqing UniversityJune 2015重庆大学本科学生毕业设计（论文）摘要摘要电机在国民生产中占据重要地位，而传统的电机控制开发流程相较于工业技术的发展已经相对落后，本次毕业设计便是对一种前沿、高效的电机控制系统开发流程进行论述和验证。课题选择研究对象为三相交流异步电机并采用矢量控制系统进行控制。首先通过MATLAB/SIMULINK对所选电机进行建模，之后对矢量控制系统进行建模。根据实验所选用的电机进行参数配置
3、，配合矢量控制系统的数学模型完成整个仿真模型的构建，根据仿真结果不断矫正仿真模型、优化模型结构，并确定仿真模型的最优参数配置；然后根据仿真模型的控制模块并结合控制系统的硬件电路构建控制系统的C代码生成模型，生成所需的DSP可执行C代码，将生成的可执行代码下载到以TI系列DSP为控制核心的硬件控制系统中进行硬件实验，矫正模型参数并验证生成代码的正确性。在整个课题进展过程中根据生成代码的运行结果多次对仿真模型进行参数修正，并同步对代码生成模型进行修正，在如此反复过程中，优化了控制系统模型，使得生成代码能够更高效的运作，最后成功的完成了整个毕业设计，验证了此电机控制系统开发流程及生产可行性代码的正确
4、性和可行性。关键词：三相交流异步电机，矢量控制系统，MATLAB仿真模型，自动生成代码58重庆大学本科学生毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACTMotor has an important role in the national product, and the traditional control development process compared with the development of motor industry is relatively backward, this graduation design discusses and verifies a f
5、rontier and efficient motor control system development process. Subject choice is to use the market a wide range of three-phase induction motor vector control system. First using the MATLAB/SIMULINK to build motor vector control system model, completes the parameter settings according to the motor w
6、hich is using in the experiment, then reference the vector control mathematical model build the whole simulation model, and correct simulation model structure optimization model according to the simulation results, and determine the optimal parameters of the simulation model configuration. Second bu
7、ild the control system of C code generation model according to the simulation model of the control module and the hardware circuit of control system and generate the C code that we need. Then download the generated code to the series of TI DSP as control core of the hardware control system to finish
8、 the hardware experiments, and then correct the model parameters and prove the validity of the generated code according to the experimental results. In the process of the whole project progress many times to correct the parameters of the simulation model according to the results of code to run, then
9、 also synchronization to modify the code generation model. In such a process over and over again, optimizes the model of the control system and enables the generated code to more efficient operation. Finally successfully completed the graduation design, verify the validity and feasibility of the dev
10、elopment process of motor control system.Key words：Three-phase ac asynchronous motor，The vector control system, The MATLAB simulation model, Automatic code generation重庆大学本科学生毕业设计（论文）目录目录摘要1ABSTRACT2第1章 绪论61.1课题的目的及意义61.2国际、国内的研究现状分析61.3课题任务71.4重点研究内容91.5技术支持10本章小结10第2章矢量控制112.1矢量控制基本原理112.2控制方法的选择12
11、2.3电压控制矢量PWM（SVPWM）控制122.3.1电压空间矢量的定义132.3.2 SVPWM控制基本原理142.3.3 开关模式选择152.5.4 电机转速控制16本章小结16第3章 电机控制系统仿真173.1 Matlab/Simulink仿真环境173.2系统建模和模型参数设置193.2.1 速度控制模块203.2.2 DQ轴给定电流计算模块203.2.3 磁链观察模块223.2.4 电流控制模块233.2.5 电压空间矢量控制模块253.3仿真结果分析35本章小结37第4章 MATLAB自动生成CCS代码394.1软件环境配置394.2自动生成代码模型404.2.1 仿真模型中控
12、制部分确定404.2.2 仿真模型与代码生成模型差异分析414.2.3 DSP外部硬件接线分析414.2.4 控制系统程序执行流程图434.2.5 代码生成模型的构建与分析444.4代码生成与下载48本章小结50第5章 硬件环境验证515.1代码运行安全性验证515.2输出PWM波正确性验证52本章小结55结 论56致谢57参考文献58重庆大学本科学生毕业设计（论文）绪论第1章 绪论1.1课题的目的及意义交流异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，而随着工业技术的发展，要求系统有更快的响应速度，更大的调速范围和更高的调速精度，同时整个系统开发流程要求更低的成本和更短的周期，而
13、过去使用的交流电机理论和控制系统分析方法已经不能完全适应于现代交流调速系统中。1所以本课题旨在完成一种比较先进、高效、优越的交流异步电机矢量控制系统的开发流程。这种电机调速系统开发流程在当今一些先进的企业已经逐步成为了主流的开发方式，即使用MATLAB/Simulink根据电机的数学模型和参数以及控制系统的数学模型，构建整套系统的仿真模型，完成控制参数的整定获得较好的系统性能，再在MATLAB环境下将已建好的控制模型配合TI DSP芯片完成控制模型的仿真开发和代码生成，最后根据整个模型设计完成硬件电路，验证仿真模型及生成代码的正确性与系统的可行性。5这样一种集成、同一的开发流程相较于其他开发流
14、程大大缩短了开发周期，提高了生产效率。同时这类全数字电机控制系统，可以实现控制功能的软件化，提高控制的实时性，简化了控制系统的硬件结构，降低了系统的成本，并且可以方便的实现更先进的控制策略。31.2国际、国内的研究现状分析三相交流异步电机的发展主要是基于控制方式、电力电子技术和控制技术三个方面。就控制方式而言，交流异步电机的控制方式总结起来包括了四大阶段。第一阶段的控制方式是基于恒压频比的开环控制；第二阶段是基于磁通轨迹的电压空间矢量法(或称磁通轨迹法)；第三阶段为磁场定向控制；第四阶段是直接转矩控制理论（Direct Torque Control简称DTC）。直接转矩控制也是当前运用最为广泛
15、的控制技术，因为与前三个阶段的控制方式相比较，直接转矩控制是对定子磁链的控制，在本质上并不需要转速信息，可以直接在定子坐标系下分析交流电机的数学模型，直接控制电机的磁链和转矩，所以直接转矩控制省略了对异步电机数学模型的坐标变换和解耦简化，并且定子磁链观测器的引入可以很容易对电机的转速进行估算，从而对于一些不方便安装速度传感器的场合能够方便地实现无速度传感器控制，提高了系统的稳定性。直接转矩控制的缺点在于需要通过电机参数的自动识别(Identification简称ID)确定精确的电机数学模型，并由此估算出电机的实际运行时的转矩、定子磁链和转子速度，之后由磁链和转矩的Band-Band控制逆变器对应的PWM信号输出。所以整个控制系统对于精确的电机数学模型和对电机参数的自动识别有很强的依赖性。2、6随着电力电子技术向高频化和低功耗方向的发展，变频技术也随之获得了较大的发展。在低压交流电动机的传动控制中，应用最多的功率器件有GTO（可关断晶闸管）、GRT（电力晶体管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）以及IPM（智能功率模块），其中IGBT和IPM集中了GTR的低饱和电压特性和MOSFET的高频开关特性，是目前通用变频器
