[发明专利]一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统

权利要求书

1.一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，包括控制模块PID0、控制模块PID1、控制模块PID2、控制模块PID3、控制模块PID4、相乘模块PRODUCT1、相乘模块PRODUCT2、相加模块SUM1、相加模块SUM2、电机驱动器、位置传感器、速度传感器以及力矩传感器，其特征在于:

所述速度传感器采集的速度与速度指令进行求差，然后传输至所述控制模块PID3，所述控制模块PID3控制的输出与速度参数Cs通过相乘模块PRODUCT2进行乘积；

所述力矩传感器采集的力矩与力矩指令进行求差，然后传输至所述控制模块PID4，所述控制模块PID4控制的输出与力矩参数Cn通过相乘模块PRODUCT2进行乘积；

所述控制模块PID0的控制输出与所述速度传感器采集的速度进行求差后传输至所述控制模块PID1，所述控制模块PID1控制的输出与所述相乘模块PRODUCT1的输出通过相加模块SUM1进行求和，所述相加模块SUM1求和后的输出与所述力矩传感器采集的力矩进行求差后传输至所述控制模块PID2，所述控制模块PID2的控制输出与所述相乘模块PRODUCT2的输出通过相加模块SUM2进行求和，所述相加模块SUM2求和后的输出传输至所述电机驱动器，由所述电机驱动器控制电机；

当速度参数Cs和力矩参数Cn同时为零时，该仿真系统相当于在只给定位置指令下的位置、速度、力矩三闭环控制，此时不要求输入速度指令和力矩指令，直接根据位置指令就可到达指定位置；

当速度参数Cs不为零和力矩参数Cn为零时，该仿真系统相当于根据给定的位置指令和速度指令精确控制，电机最终可实时到达指定位置和速度；

当速度参数Cs和力矩参数Cn都不为零时，该系统相当于根据给定的位置指令、速度指令和力矩指令，电机最终可实时到达要求的指定位置、速度和力矩大小；

当控制模块PID1控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn为0时，该系统相当于在给定速度指令下的速度和力矩双闭环控制，根据指定速度，电机最终在指定速度下运行；

当控制模块PID1控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn不为0时，该系统相当于在给定速度指令和力矩指令下的速度和力矩双闭环控制；根据指定速度和指定力矩，电机最终在指定速度和指定力矩下稳定运行；

当控制模块PID2控制中P、I、D参数都为零，且力矩参数Cn不为0时，该系统相当于在给定力矩指令下的力矩闭环控制，根据指定力矩，电机最终在指定力矩下稳定运行；

位置指令和速度指令采用相位相差90°的位于simulink中的Sinewave正弦波发生模块，两个模块互为微积分的关系；

SVPWM模块为主流的SVPWM算法搭建而成，输入为Id、Iq两路电流，输出为6路互补PWM波；

永磁同步电机的模型位于SimPowerSystem中，三相逆变器采用SimPowerSystem中Universal Braidge模块；

位置传感器中位置，速度传感器中速度及力矩传感器中力矩信息可直接从PMSM模型中引出来；

Clark_Park模块为三相电流Ia、Ib、Ic通过Clark变化公式和Park公式转化为Id和Iq两路电流；

通过建立仿真模型，可通过示波器查看位置、速度及力矩的实时仿真情况。

2.根据权利要求1所述的一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，其特征在于：通过速度参数Cs的大小来调节所述控制模块PID3的控制输出。

3.根据权利要求1所述的一种电机位置、速度以及力矩协调控制的仿真系统，其特征在于：通过力矩参数Cn的大小来调节所述控制模块PID4的控制输出。