• Регистрация
КПМ РИТМ
КПМ РИТМ+2.02
Разработчик
  • Написать
  • Подписаться

Программно-аппаратный стенд для обучения студентов. Часть 1: HIL

Электропривод и силовая электроника,  Встраиваемые системы,  Системы управления,  Испытания и измерения,  Мехатроника и Робототехника 
08.10.2019
Как выпускники технических ВУЗов и имея опыт выполнения заказных работ по разработке систем автоматического управления, мы сформировали некоторое видение навыков, которые были бы полезны молодым специалистам в дополнение к тому, что они уже получают в ВУЗе. В основном эти навыки связаны с более быстрым получением результатов при разработке систем электропривода.
 
В этой короткой заметке постараюсь описать первую конфигурацию стенда (HIL, безмоторный стенд) и его назначение с точки зрения образовательного процесса. 
Цели, которые мы преследуем:
  1. Научить студента проводить безопасные испытания в реальном времени. Если быть точнее, то мы хотели бы “застолбить" в головах студентов следующие аспекты:
    1. Моделировать в реальном времени можно произвольные системы (в данном случае электропривод на ваш выбор)
    2. Моделировать в реальном времени не сложно, поскольку для этого есть готовые, удобные инструменты.
  2. Приучить студента больше времени проводить в модели для отладки поведения системы и разработки систем управления.
    1. Получать ответы на поставленные перед разработчиком вопросы можно быстро с помощью моделирования.
    2. На модели можно проводить испытания в произвольных (например, аварийных) режимах без риска поломки оборудования.
  3. Познакомить с технологией модельно-ориентированного проектирования и промышленным оборудованием, используемыми в реальных проектах.
 

Рис. 1. Математическая модель стенда в Simulink на ПК
 
Состав первой конфигурации стенда (HIL):
 
1. КПМ РИТМ с моделью электрического двигателя и силового преобразователя реального времени в Simulink.
 

Рис 2. Математическая модель электрической машины
 

Рис 3. Комплекс полунатурного моделирования РИТМ
 

Рис 4. Пример захвата реального ШИМ в модели Simulink реального времени
 
2. Серийный микроконтроллер на базе процессора С2000 с открытой “прошивкой” на языке С для управления электрическим двигателем
 

Рис 5. Микроконтроллер для управления электрической машиной
 

Рис 6. Оценка работы системы управления
 

 
Чему можно учить студента с помощью этого стенда:
 
  1. Моделирование электрической машины и силового преобразователя
    1. Построение модели физической системы в Simulink (библиотеки, выбор решателя)
    2. Подгонка параметров модели на базе экспериментальных данных для повышения точности модели
    3. Знакомство с операционными системами реального времени
    4. Подготовка модели для запуска в режиме жесткого реального времени (дискретизация, подключение драйверов для общения с микроконтроллером)
    5. Запуск модели в реальном времени на КПМ РИТМ
  2. Разработка алгоритма управления для системы электропривода
    1. Построении и отладка модели алгоритма в Simulink
    2. Подготовка алгоритма к автоматической генерации С кода из модели
  3. Проверка алгоритма управления в реальном времени
    1. Знакомство с микропроцессорным управлением
    2. Реализация алгоритма управления на микропроцессоре С2000
    3. Логирование и визуализация сигналов для анализа работы системы
    4. Достижение необходимых показателей качества управления
    5. Внесение неисправностей в работу системы и анализ поведения системы
 
Итого, можно провести студента от концепта "системной модели" до реализации реальной системы управления электрическим двигателем в микроконтроллере. Мы готовы подстроить стенд под ваши цели обучения. 

Можем продемонстрировать работу, показать все модели, подключения и т.д. И доработать стенд под ваш курс. Однако мы совсем не сильны в оформлении лабораторных работ и написании методичек, как это принято в ВУЗах, так что здесь расчитываем на вашу помощь.
В следующих публикациях постараюсь описать другие конфигурации стенда уже с управлением реальным, а не виртуальным мотором.

Источники

  1. КПМ РИТМ

Файлы

  • RITM_motorcontrol.pdf

Теги

  • HIL
  • реальное время
  • обучение
  • Лабораторная работа
  • преподавание
  • Simulink
  • полунатурное моделирование
    08.10.2019

    Комментарии

    • NB
      NB+59.80
      9.10.2019 23:08

      Коллега, у вас в статье что-то с нумерацией, вроде пункта всего три, а нумерация 1,3,5.  А вообще спасибо за хорошее оформление и простой язык статьи. 

      • КПМ РИТМ
        КПМ РИТМ+2.02
        10.10.2019 16:21

        Приедете посмотреть на стенды? Нумерацию поправил, велики и чудны дела нумерованного списка в этой форме.