解決方案
SOLUTION
方案介紹
一、YXMBD系列簡介
為了支持高校電力電子和半實物仿真的教學，南京研旭特推出了基于模型設計的電力電子和運動控制系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品可以滿足電氣工程、電力電子、自動化和控制科學等工科學科相關的教學與科研需求。
系統(tǒng)提供給學生從電路原理，電路構建，到Simunlnk模型設計以及仿真，直至最后實際功率電路驗證等一整套學習過程。這樣學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，進而再對實際硬件進行控制，獲得真實的控制數(shù)據(jù)。讓學生更加清晰的了解理論、仿真與實際硬件控制的關系。
針對基礎教學方面，YXMBD-EMBOX10提供了豐富的實驗例程，可以完成《電機與拖動基礎》、《自動控制原理》等課程的相關基礎實驗。實驗例程從基礎的電路原理介紹、Simulink搭建仿真模型、實際硬件控制等層次入手，由淺入深，循序漸進的指導學生。
二、系統(tǒng)組成
YXMBD-EMBOX10基于模型設計多電機驅動實驗平臺包含SP1000快速原型控制器、多功能電機驅動板、三合一電機臺及磁粉張力制動器。每個平臺都有獨立的接口，方便拆卸，同時配備獨立的實驗教程及實例介紹，平臺資源豐富，資源齊全，可單獨控制，亦可整體工作。
系統(tǒng)需要用到PC機，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)實物圖
圖2 系統(tǒng)組成圖
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，Simulink模型一鍵下載，加載后可與VIEW1000上位機軟件實時交互數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)跟蹤，波形監(jiān)控或者在線調(diào)參。
♦ 電機驅動實驗箱：永磁同步電機、直流無刷電機及直流有刷電機共用的功率驅動模塊，強弱電隔離設計，電壓電流信號采用傳感器芯片采集，QEP及CAP接口全引出，保護機制健全。
♦ 磁粉制動器：經(jīng)濟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、短路保護及過載保護。
♦ 三合一電機臺：包含永磁同步電機，直流有刷電機及直流無刷電機，運行時可通過磁粉制動器進行加載。
♦ 直流電源：用于驅動板的供電及電機的供電。
♦ 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操作，就可構造出復雜的系統(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，省去復雜的設置過程。
♦ VIEW1000：研旭自主開發(fā)的上位機軟件，采用以太網(wǎng)通訊，用于實現(xiàn)與SP1000的實時數(shù)據(jù)交互，方便客戶進行數(shù)據(jù)分析，波形監(jiān)控及在線調(diào)參等功能。
三、 產(chǎn)品核心設備介紹
3.1 SP1000快速原型控制器
■ RCP控制器特點
研旭公司推出的YXSPACE產(chǎn)品系列，能夠將用戶設計的圖形化的高級語言編寫的控制算法（Simulink）轉換成DIDO、AIAO量，完成實際硬件控制。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動接口綁定后，再結合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，同時可以實時監(jiān)測控制過程中的各類運行量，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)部運行的詳細信息。
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)部運行的詳細信息。
軟件中包含“控制器設置”界面以及“工作區(qū)”界面。
其中“控制器設置”界面共有4類控制器設置，包括仿真步長設置，DO控制源設置，QEP/CAP模式設置，PWM模塊設置。
“工作區(qū)”包括功能按鈕，DO設置，DI顯示，設置值，以及觀測值等監(jiān)控功能。
● 建立通信：表示控制器與VIEW1000建立通信關系；
● 停止通信：表示控制器與VIEW1000斷開通信關系；
● 設置：表示將設置參數(shù)文件下載至控制器中。
● 復位：表示對控制器整體進行復位操作；
● 啟動仿真：通知控制器運行simulink模型；
● 錄播：將控制器上傳的值保存，以便分析查看。
■ Simulink驅動庫
研旭自行開發(fā)了Simulink驅動庫，如下圖所示：
在Simulink的庫瀏覽欄中，添加研旭的驅動庫，右側就可以添加各類驅動支持驅動模塊，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)用這些驅動模塊，就可以將模型與硬件對應起來。
3.3 電機驅動實驗箱
3.4三合一電機臺
四、實驗例程
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的基本原理和半實物模型分析與搭建；
5、SVPWM的基本原理和半實物模型分析與搭建；
6、直流有刷電機開環(huán)控制實驗（離線模型+在線模型）；
7、直流有刷電機速度閉環(huán)控制實驗（離線模型+在線模型）；
8、直流無刷電機開環(huán)控制實驗（離線模型+在線模型）；
9、基于霍爾傳感器的直流無刷電機速度閉環(huán)控制實驗（離線模型+在線模型）；
10、基于磁粉制動器的直流無刷電機速度閉環(huán)控制加載實驗（離線模型+在線模型）；
11、直流無刷電機無傳感器速度閉環(huán)控制實驗（離線模型+在線模型）；
12、永磁同步電機開環(huán)(V/F控制)控制實驗（離線模型+在線模型）；
13、基于光電編碼器的永磁同步電機速度電流雙閉環(huán)實驗（離線模型+在線模型）；
14、基于光電編碼器的永磁同步電機位置速度電流三閉環(huán)控制加載實驗（離線模型+在線模型）；
五、實驗管理及課程培訓系統(tǒng)：
實驗管理系統(tǒng)主界面
♦ 創(chuàng)新的交互式實驗課程軟件，提供進行實驗所需的各種支持。它不僅提供實驗過程指導，還提供相關理論知識講解介紹，記錄測量結果，并可導出各類數(shù)據(jù)。
♦ 實驗課程軟件需集成所有的實驗例程，統(tǒng)一在一個軟件中運行，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。
♦ 實驗課程軟件需提供進行實驗所需的各種支持。包括但不限于實驗指導書，相關理論知識講解、自動記錄實驗過程中的各種數(shù)據(jù)，導出各類數(shù)據(jù)。
♦ 支持Matlab運行環(huán)境及Simulink實驗仿真模型，結合實驗課程，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，可直接進行仿真實驗驗證。
♦ 每一個例程都提供離線仿真模型和實物控制模型，學生導入模型，進行虛擬仿真和實物控制的實驗驗證。
獨立例程說明書集成可直接打開
♦ 集成所有實驗例程，系統(tǒng)可自動導入相應實驗的Simulink控制模型，無需打開其他軟件。
♦ 可導入預設實驗控制界面，集成章節(jié)化的實驗說明手冊，在實驗工程文件基礎上按照實驗指導進行控制操。
離線matlab模型集成調(diào)用
在線matlab模型集成調(diào)用
♦ 可自動抓取實驗數(shù)據(jù)、完善實驗報告，提交實驗報告，若有其他開放性實驗，可自己建立相關模型進行驗證。
♦ 可自動保存實驗過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，支持自主導入控制模型，進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。
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