基于PAC的电机控制器快速控制原型的研究
3.2 实时处理器
从图3可看出在电机控制器RCP的过程中,实时系统发挥着一个承上启下的作用。实时处理器与FPGA交互部分的程序是对时间要求严格,优先执行;而数据存储和与Host交互的程序优先级较低,正常调度。
实时处理器与FPGA模块进行数据交互使用了FPGA接口操作和DMA FIFO技术,FPGA接口操作是以FPGA VI的单个变量为对象进行读写操作;DMA FIFO技术是通过先入先出队列实现RT到FPGA和FPGA到RT的大量数据的高速传输。
本实验中从Host主机传输过来的启停命令、需求速度、PID参数都是通过FIFO实时传送到FPGA程序上。而FPGA执行磁场定向控制中的反馈信号和中间变量同样通过FIFO传送到RT上。图7为实时系统VI的程序后面板。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/160481.htm
3.3 FPGA模块
FPGA具有高性能、可重新配置、小尺寸和较低工程开发成本的特性,但传统的EDA工具对FPGA的开发门槛高、开发周期长。而NI LabVIEW FPGA模块为Compact RIO上的FPGA芯片提供了图形化的开发环境,使Compact RIO较其他PAC具有更大的灵活性和可重配置性。FPGA运行在高速时钟下,定时/触发分辨率达25 ns,并且拥有基于硬件电路的并行执行特点,对比于传统的顺序执行结构提高了电机控制性能。
从图3可以看出磁场定向所有算法都是在FPGA上执行的;主要包括:电流和速度采集模块、坐标变换模块、电流环PID控制模块、速度环PID控制模块、SVPWM输出模块。除了采集模块和输出模块是顺序执行之外,其他3个模块都是可以采用多级流水线的方式并行执行的。
NI LabVIEW FPGA模块图形化的开发环境使用户可以既快速又高效地编写程序进行硬件控制和算法实现。由于篇幅有限,图8和图9只展示了SVPWM模块、PID算法的程序实现图。
4 结论
本文在深入了解了可编程自动控制器的基础上,结合了NI Compact RIO的高可靠性、强大的软件功能、易于开发的特点,对基于Compa ct RIO的电机控制器快速控制原型的进行了研究,并以永磁同步电机磁场定向控制为例进行设计,说明了基于PAC的快速控制原型方法适合用于电动汽车电机控制器的开发。
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