电动汽车电机控制系统仿真与实验平台的设计与实现研究

段术林

摘 要：本文围绕电动汽车电机控制系统仿真与实验平台的相关问题进行分析与探讨，分别从硬件结构以及软件结构两个层面对系统仿真与实验平台的设计要点进行阐述，然后基于电机控制仿真模块、电机控制实验模块、以及电机对比分析模塊这三个部分，对电动汽车电机控制系统仿真与实验平台相关功能的实现展开分析与研究，仅供参考。

关键词：电动汽车;电机控制系统;仿真;设计

1 电动汽车电机控制系统仿真与实验平台设计

整套设计方案应当提供一个具有高度开放性的工作环境，确保速哦构建仿真平台能够具备网络化、数值化以及智能化的特点。系统应当在支持电机控制仿真功能的同时，具备进行电机控制系统实验的能力，对两者结果进行分析对比，以支持仿真、控制算法、参数整定等相关功能的实现。在这一总体方案设计思路下，以下对电动汽车电机控制系统仿真实验平台硬件结构以及软件结构的设计要点进行逐一阐述。

1.1 硬件结构设计

基于PC单机的PXI系统涵盖了数据通信与采集功能所需要依赖的微型计算机以及高速卡板支持，通过驱动控制信息通信功能的方式支持电机控制功能的实现。微型计算机作为整个控制系统的核心，能够实现电机控制系统的仿真与实验功能，高速采集板能够对驱动器、电机以及电池组的电流、电压、工作温度等有关信息进行实时性采集。尤其需要注意的一点是，对于交流电动机而言，其具有极强的变性以及耦合性特点，控制功能实现期间对实时性有着非常严格的要求，所选择芯片应当具备较高计算速度，因此在处理器选择上应当体现双CPU的特点，通过DSP与CPLD相结合的方式，满足功能实现。

1.2 软件结构设计

为满足底层软件系统应用要求，控制器所选用工作框架结构为DSP与CPLD相结合的结构模式。DSP主要负责电机数字控制功能的实现，通过生成PWM格式信号的方式，对模拟信号以及编码脉冲信号进行采集，以支持上层软件通信功能的实现。CPLD则负责实现故障诊断以及数据量采集处理保护功能，可面向外部执行机构进行可靠控制。在此基础之上，通过故障处理与保障的方式，实现DSP与CPLD的协同运行。

2 电动汽车电机控制系统仿真与实验平台实现

2.1 电机控制仿真模块

电机控制仿真模块的实现依赖于混合编程、算法控制以及PI参数整定这三个方面的内容。将电机实际控制算法导入其中，并基于PI整定的方式简单化系统参数，以方便混合编程的实际应用。以混合编程为例，simulink模型的调用应搭载SIT工具包实现，使其能够在LabView环境中运行，基于该环境构建仿真模型并对相关变量进行输入，建立基于LabView的控制页面，并通过SIT实现两者控制功能的调用，以满足调用同步性的要求，具体结构如图（见图1）所示。

2.2 电机控制实验模块

搭载CAN总线实现数据采集以及通信功能，扩展格式基于SAEJ1939协议，协议长度为16字节，扩展格式为0B，通信协议中帧头数据格式为D0-D1（2Byte），数据区格式为D2-D13（2Byte），校验码格式为D14-D15（2Byte）。D0代表功能码，D1代表数据帧编号，可以对D2-D13数据进行排序处理，在此基础之上对D14-D15数据进行CRC校验，通过此种方式生成校验码高位符合地位。在具体应用工况中，可以对电动汽车实际工作状态进行定义，电机控制数据基于16进制编码进行表示，通过校验该数据的方式Yu对故障进行可靠屏蔽。除此以外，电机参数被驱动控制系统所收集，并搭载IO接口以及报警协议传输至上下层协议模块中，转换为表格或波形格式提供给操作用户。

2.3 电机对比分析模块

电机分析对比模块涉及到子单元包括导入模块、数据分析模块以及对比模块这三个部分。在模块功能实现的过程当中，经自动制动导入数据，支持基于数据库对模拟以及实验数据的直接上传，通过检测数据的方式激活导入模块，并利用数据分析模块支持对性能指标参数的选择性分析，通过计算稳态误差、上升时间等参数的方式，生成相关函数并支持超量计算，合理分析计算结果，以支持对数据的选择，生成相应数据模型。

3 结束语

围绕电动汽车电机控制系统仿真与实验平台的设计、实现问题展开研究，对于未来期间电动汽车的发展有着非常重要的意义。通过可靠硬件与软件结构设计的方式，能够确保整个仿真与实验平台具备良好的可操作性与适用性，并通过电机控制仿真模块、电机控制实验模块以及电机对比分析模块的全面整合，保障了系统功能的可靠实现。

参考文献：

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[2]王聪慧，张臻，单栋梁等.电动汽车直流充电机软启动控制策略的研究[J].电源技术，2019，43（08）：1395-1396，1402.