基于雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

蔡 燕 劉亞亮 范少雄 姜文濤

（天津市電工電能新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（天津工業(yè)大學(xué)）天津 300387）

0 引言

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（Switched Reluctance Motor，SRM）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是20 世紀(jì)70 年代問世的一種新型調(diào)速系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，是極具潛力的新一代交流無極調(diào)速系統(tǒng)[1-3]，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)、機(jī)車牽引、礦山掘進(jìn)等領(lǐng)域[4-8]。

傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，往往采用單處理器完成數(shù)據(jù)采集、算法處理、管理與通信等功能，隨著對電機(jī)控制的要求越來越高，這種簡單的控制方式的缺點(diǎn)越來越突出；在硬件上，主控制器的外圍芯片越來越復(fù)雜；軟件上，程序更加繁瑣，各部分協(xié)調(diào)工作對芯片的處理速度和并行處理能力要求也越來越高；直接采集SRM 位置信息導(dǎo)致主控制器與位置傳感器之間距離受到限制，抗干擾性差。這種集中控制方式不能很好地滿足現(xiàn)代復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求，模塊化控制越來越得到廣泛的應(yīng)用。

目前很多學(xué)者對雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛的研究。文獻(xiàn)[9,10]利用雙處理器對開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù)進(jìn)行了研究，其中文獻(xiàn)[9]采用DSP 和FPGA 構(gòu)建了雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)，具體地，數(shù)字信號處理器DSP 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)PID 調(diào)速、電流斬波控制（Current Chopping Control，CCC）和角度位置控制（Angle Position Control，APC），用FPGA 可編程控制器構(gòu)建轉(zhuǎn)子位置估計(jì)模塊，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。文獻(xiàn)[11-15]采用 DSP 和CPLD 分別進(jìn)行算法控制和邏輯處理，運(yùn)算速度快且編程靈活，其中CPLD 用來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置信號綜合、驅(qū)動(dòng)信號的分配等純數(shù)字組合邏輯及時(shí)序邏輯功能。文獻(xiàn)[16]利用TMS320C31 和CPLD 協(xié)調(diào)工作來改善開關(guān)磁阻ISG 性能。其中，TMS320C31 主要根據(jù)ISG 系統(tǒng)的各種狀態(tài)確定相應(yīng)控制策略。文獻(xiàn)[17]設(shè)計(jì)了基于雙DSP 的磁浮開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)，采用雙口RAM 作為數(shù)據(jù)交換的媒介，通過一定的讀寫機(jī)制實(shí)現(xiàn)雙DSP 之間大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換。

本文針對高性能開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出一種DSP+MCU 雙處理器架構(gòu)的控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的單DSP 控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可大大降低單CPU 的控制負(fù)擔(dān)，充分發(fā)揮DSP 和單片機(jī)的各自優(yōu)勢，滿足高性能開關(guān)磁阻電機(jī)高精度實(shí)時(shí)位置控制的要求，提高系統(tǒng)的可靠性。采取DSP+MCU的方案，解決了所有任務(wù)交由DSP 完成導(dǎo)致的DSP處理能力下降的問題，更利用了MCU 成本低、對外部I/O 設(shè)備控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢，使得二者功能互補(bǔ)。主從控制器之間通過 CAN（Controller Area Network）總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，增加了控制器與電機(jī)之間的信息傳輸距離。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于雙處理器架構(gòu)的SRM 控制方案，其中主從控制器任務(wù)不同，分工明確。為實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)高精度位置控制，采用11 位絕對式編碼器采集轉(zhuǎn)子位置，并行傳輸給從控制器。從控制器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)子位置采集、換相位置判斷和轉(zhuǎn)速計(jì)算等任務(wù)；主控制器實(shí)現(xiàn)電壓/電流信號采集、轉(zhuǎn)速/電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器的PI 參數(shù)調(diào)節(jié)、功率變換器驅(qū)動(dòng)信號輸出、故障保護(hù)等功能，以及負(fù)責(zé)電流斬波、電壓斬波位置控制等任務(wù)。作為開關(guān)磁阻電機(jī)換相依據(jù)的轉(zhuǎn)子位置信號，由從控制器通過CAN 總線傳輸給主控制器，轉(zhuǎn)速信號在換相命令發(fā)送結(jié)束后發(fā)送。主控制器通過CAN 總線傳輸控制命令（電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、制動(dòng)和停止）和角度調(diào)節(jié)信號，在線調(diào)節(jié)控制開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)性能優(yōu)化。雙處理器架構(gòu)的SRM 調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖1 所示。

圖1 雙處理器架構(gòu)的SRM 調(diào)速系統(tǒng)原理圖Fig.1 The schematic diagram of SRM speed control system based on dual processor architecture

傳統(tǒng)控制中位置傳感器采用串行或并行線傳送位置信號給控制器，存在易受電磁干擾、傳輸信號故障率高等問題，一定程度上阻礙了開關(guān)磁阻電機(jī)的廣泛應(yīng)用。本文提出一種基于CAN 總線的高精度實(shí)時(shí)位置控制技術(shù)，即采用絕對式編碼器作為位置傳感器，從控制器安裝在電機(jī)支撐盤上負(fù)責(zé)位置信息處理，主從控制器之間通過CAN 總線進(jìn)行通信。這樣不僅解決了SRM 控制系統(tǒng)中控制器不能較好實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制的問題，還利用CAN 總線傳輸消息幀短、抗干擾性強(qiáng)、具有錯(cuò)誤檢測能力等特點(diǎn)提高了系統(tǒng)的可靠性。

2 系統(tǒng)中延時(shí)分析及補(bǔ)償

2.1 CAN 通信協(xié)議的制定

CAN 通信協(xié)議中規(guī)定傳輸信號為短幀結(jié)構(gòu)，具有傳輸時(shí)間短、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢。同時(shí)具有優(yōu)良的仲裁和同步機(jī)制、報(bào)文自動(dòng)過濾重發(fā)、總線錯(cuò)誤檢測機(jī)制，使得CAN 總線特別適用于穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性要求高的控制網(wǎng)絡(luò)。CAN 總線規(guī)范定義了ISO規(guī)范中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；一些國際組織定義了應(yīng)用層，用戶可根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)應(yīng)用層。

為了滿足基于雙處理器架構(gòu)的SRM 控制方案的需要，本文自定義了CAN 的應(yīng)用層協(xié)議。通信采用標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)，傳輸數(shù)據(jù)長度為2 個(gè)字節(jié)，其中傳輸數(shù)據(jù)高三位定義為功能碼，分別表示換相命令、轉(zhuǎn)速信號、控制命令和角度調(diào)節(jié)信號。

2.2 CAN 總線傳輸?shù)膸挿峙?/h3>

系統(tǒng)中主從控制器通過CAN 總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)分別為換相命令、轉(zhuǎn)速信號、控制命令和角度調(diào)節(jié)信號。其中換相命令、轉(zhuǎn)速信號為周期性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，控制命令和角度調(diào)節(jié)信號為非周期性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用固定優(yōu)先級調(diào)度的方法傳輸，設(shè)置傳輸優(yōu)先級從高至低分別為控制命令、換相命令、角度調(diào)節(jié)信號和轉(zhuǎn)速信號。

此類數(shù)據(jù)發(fā)送基于事件觸發(fā)，換相命令在轉(zhuǎn)子位置滿足換相條件時(shí)立即被發(fā)送，若采用三相12/8極開關(guān)磁阻電機(jī)，電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，從控制器發(fā)送換相命令48 次。在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，存在主從控制器之間交換數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)碰撞概率上升的問題，使得其實(shí)時(shí)性很難保證，為此采用類似時(shí)分原理的準(zhǔn)時(shí)分機(jī)制，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和確定性。定義電機(jī)一轉(zhuǎn)總線傳輸換相命令總時(shí)間為系統(tǒng)周期T，一次換相命令所需時(shí)間為基本周期1T 。由于電機(jī)工作在不同轉(zhuǎn)速，所以T 和1T 不是固定的，因此不能采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的CAN 通信協(xié)議（TTCAN）[18]，但可采用類似時(shí)分原理的準(zhǔn)時(shí)分機(jī)制。即可將單個(gè)電周期內(nèi)換相命令發(fā)送間隔認(rèn)為近似相同，把相鄰兩相發(fā)送時(shí)間間隔看作TTCAN 中的基本周期，換相命令及每個(gè)換相命令發(fā)送結(jié)束后觸發(fā)的轉(zhuǎn)速信號可近似為TTCAN 中的專有時(shí)間窗口發(fā)送；將控制命令和角度調(diào)節(jié)信號放在轉(zhuǎn)速信號發(fā)送結(jié)束后發(fā)送，即放在基本周期內(nèi)的競爭時(shí)間窗口發(fā)送。此方式可避免由于數(shù)據(jù)競爭造成總線堵塞，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。CAN 通信協(xié)議準(zhǔn)時(shí)分結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 CAN 通信協(xié)議準(zhǔn)時(shí)分結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The structure diagram of CAN protocol based on quasi time-division principle

圖2 中，圓周圖一周（1 個(gè)基本周期）表示3相12/8 極開關(guān)磁阻電機(jī)的1 個(gè)電周期，其中區(qū)間P1～P6 分別表示A、B、C 三相的開通、關(guān)斷命令及轉(zhuǎn)速的時(shí)間窗口，即專有時(shí)間窗口，換相命令發(fā)送后觸發(fā)轉(zhuǎn)速信號的發(fā)送；區(qū)間S1～S6 分別表示控制命令及角度調(diào)節(jié)信號的時(shí)間窗口，即競爭時(shí)間窗口。此方式避免了發(fā)送數(shù)據(jù)排隊(duì)以及隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)存在信息碰撞而產(chǎn)生的信息阻塞問題，一定程度上提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

2.3 系統(tǒng)延時(shí)分析

SRM 的運(yùn)動(dòng)是由定、轉(zhuǎn)子間氣隙磁阻的變化產(chǎn)生的，其遵循“磁阻最小原則”即磁通總是要沿著磁阻最小的路徑閉合。SRM 的驅(qū)動(dòng)通常采用低速時(shí)的斬波控制（包括電流斬波和電壓斬波）和高速時(shí)的角度位置控制來實(shí)現(xiàn)。高速時(shí)，其控制參數(shù)為加于相繞組兩端的電壓、開通角和關(guān)斷角。

由于SRM 定、轉(zhuǎn)子的雙凸極結(jié)構(gòu)以及磁路的高度飽和，使得其磁鏈和轉(zhuǎn)矩均為轉(zhuǎn)子位置和相電流的高度非線性函數(shù)。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置角不斷變化，電機(jī)繞組的電感也在最大電感量和最小電感量之間周期地變化。改變開通角和關(guān)斷角會(huì)影響電機(jī)繞組的電感，將產(chǎn)生不同的電流波形，從而影響電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小和正負(fù)。設(shè)計(jì)中采用最優(yōu)的開通角和關(guān)斷角，實(shí)現(xiàn)SRM 的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩輸出。但若由延遲使得開通角和關(guān)斷角滯后，造成換相不及時(shí)，會(huì)使相電流上升緩慢，最大值減小，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小，電機(jī)帶載能力減弱。

控制器采用主從控制方式時(shí)，主從控制器間數(shù)據(jù)交換存在延時(shí)，尤其位置信號傳輸?shù)难訒r(shí)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)換相不及時(shí)，因此，對系統(tǒng)中位置信號的延時(shí)進(jìn)行分析是很有必要的。

為確保SRM 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的位置控制，提高SRM的性能，對系統(tǒng)中主從控制器間數(shù)據(jù)交換導(dǎo)致的延時(shí)進(jìn)行了分析。目前，CAN 總線普遍采用最糟糕響應(yīng)時(shí)間分析方法[19-21]。在本文的主從控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)延時(shí)Tdelay定義為從控制器采集轉(zhuǎn)子位置到主控制器開通/關(guān)斷功率驅(qū)動(dòng)電路這一段時(shí)間。如圖3所示，系統(tǒng)延時(shí)可分為3 部分:從控制器采集轉(zhuǎn)子位置至換相判斷完成所用時(shí)間Tr、總線傳輸時(shí)間Tp及主控制器接收換相命令至開斷功率驅(qū)動(dòng)電路所用時(shí)間sT 。由于主控制器DSP 運(yùn)算速度較快，可達(dá)150Mbit/s，故sT 相對較小可忽略，因此系統(tǒng)延時(shí)主要由從控制器處理時(shí)間Tr和總線傳輸時(shí)間Tp決定。而Tr時(shí)間由從控制器軟件程序決定，即轉(zhuǎn)子位置采集模塊、格雷碼轉(zhuǎn)換模塊及換相位置判斷模塊決定，其時(shí)間固定，可通過實(shí)驗(yàn)測試時(shí)長。總線傳輸時(shí)間Tp包括等待時(shí)間Twait和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間Tdata。

圖3 系統(tǒng)延時(shí)組成Fig.3 The composition of the system delay time

排隊(duì)等待時(shí)間Twait一般由報(bào)文優(yōu)先級決定，具有不可預(yù)測性，可通過對其優(yōu)先級進(jìn)行算法優(yōu)化來縮短優(yōu)先級低的報(bào)文延時(shí)。本系統(tǒng)采用準(zhǔn)時(shí)分原理的CAN 總線數(shù)據(jù)通信，避免了數(shù)據(jù)碰撞和排隊(duì)等待時(shí)間。故總線傳輸延時(shí)主要由數(shù)據(jù)傳輸延時(shí) Tdata決定。

數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)Tdata由報(bào)文的數(shù)據(jù)長度和通信比特率決定，本系統(tǒng)設(shè)定CAN 通信比特率傳輸速率為1Mbit/s，故只需確定報(bào)文傳輸長度。采用標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)格式如圖4 所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)格式Fig.4 The standard frame format

標(biāo)準(zhǔn)幀由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC 場、應(yīng)答場和幀結(jié)束構(gòu)成，根據(jù)CAN 協(xié)議規(guī)范，6 個(gè)連續(xù)的同極性位信號用來表征錯(cuò)誤發(fā)生，CAN 控制器在連續(xù)的5 個(gè)同極性位之后要插入一個(gè)反極性位，接收時(shí)去掉填充位。因此，填充機(jī)制使得幀長度大于其原始長度。若在傳輸報(bào)文時(shí)未發(fā)生位填充，一幀消息的總長度可表示為

式中，Sm為一幀標(biāo)準(zhǔn)幀消息中的字節(jié)數(shù)；k 為消息中幀起始、仲裁域、控制域、CRC 序列的總位數(shù)，為34 位，其中前8Sm+k 位參與位填充，剩余13 位（即CRC 界定符、應(yīng)答場和幀結(jié)束）不進(jìn)行位填充操作。一幀消息在進(jìn)行位填充操作后的總長度為

式中，j 為位填充發(fā)生次數(shù)，在最糟糕情況下，每隔4 位就添加一個(gè)相反的極性位，此時(shí)填充位數(shù)目最多，j 的最大值為

最糟糕的情況下一幀消息所用的傳輸時(shí)間為

式中，γ 為傳輸一位數(shù)據(jù)所用時(shí)間。

由式（1）和式（4）可計(jì)算出在無位填充和最糟糕情況下位填充時(shí)，CAN 總線傳輸不同數(shù)據(jù)長度消息幀的傳輸延時(shí)時(shí)長見表1。

表1 不同數(shù)據(jù)長度延時(shí)情況Tab.1 The delay time of different length of data

若傳輸數(shù)據(jù)長度為4B，當(dāng)數(shù)據(jù)在不同CAN 通信比特率傳輸時(shí)，在無填充和最大填充情況下，延時(shí)情況見表2。

由表1 可知，CAN 總線發(fā)送字節(jié)數(shù)越大，位填充發(fā)生次數(shù)越多，通信傳輸延時(shí)越長。由表2 可知，CAN 通信比特率越低，通信傳輸延時(shí)越長，當(dāng)傳輸4B 數(shù)據(jù)，CAN 比特率為250kbit/s 時(shí)，傳輸延時(shí)為316μs。因此，為盡可能縮短數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，在滿足系統(tǒng)要求條件下，選擇數(shù)據(jù)域長度為2B，并將無填充和最大填充兩種情況下傳輸延時(shí)的平均值作為控制電機(jī)延時(shí)補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

表2 不同CAN 通信比特率延時(shí)情況Tab.2 The delay time of different bit rate of CAN bus

2.4 系統(tǒng)延時(shí)補(bǔ)償

根據(jù)上述分析計(jì)算，可得總線傳輸延時(shí)Tp，而Tr由從控制器軟件程序決定，時(shí)間固定，可通過實(shí)驗(yàn)測試時(shí)長，由Tp和Tr確定系統(tǒng)延時(shí)Tdelay。CAN通信比特率采用1Mbit/s，傳輸數(shù)據(jù)為2B，故Tp約為69.13μs，Tr通過定時(shí)器測量為12.5μs，因此系統(tǒng)延時(shí)Tdelay為81.63μs。電機(jī)滯后機(jī)械角度與轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)延時(shí)之間的關(guān)系如式（5）所示。表3 給出了當(dāng)系統(tǒng)延時(shí)為 81.63μs 時(shí)，不同轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的滯后角度。

由式（5）可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，系統(tǒng)延時(shí)造成的SRM 換相角度滯后越大。對3 相12/8 極SRM，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1 500r/min，CAN 通信比特率為1Mbit/s 時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)造成的滯后電角度為5.880°，為保證SRM 遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的位置控制，提高SRM驅(qū)動(dòng)性能，本文將系統(tǒng)延時(shí)折算到不同轉(zhuǎn)速下的控制角度，對SRM 進(jìn)行了角度補(bǔ)償控制。

表3 不同轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)延時(shí)對應(yīng)電機(jī)滯后角度Tab.3 The system delay in different speed corresponding to the lag angle of motor

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文以TI 公司的TMS320F2812 為主控制器，以Microchip 公司的dsPIC30F5015 為從控制器，搭建了雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)，其中樣機(jī)為三相 12/8 極開關(guān)磁阻電機(jī)，額定功率為1.5kW，額定轉(zhuǎn)速為1 500r/min，功率變換器采用不對稱半橋電路。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖5 所示。

圖5 雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.5 The experiment platform of switched reluctance motor based on dual-processor framework

開通角和關(guān)斷角采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于1 500r/min 時(shí)，在不同的CAN 通信比特率下，分別采用無延時(shí)補(bǔ)償和有延時(shí)補(bǔ)償兩種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖6 所示。圖6a、圖6c、圖6e 分別為CAN 通信比特率采用1Mbit/s、500kbit/s、250kbit/s時(shí)，未進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)相電流波形，其對應(yīng)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩分別為4.5N·m、3.5N·m 和1.3N·m。對比可知，較低的CAN 通信速率導(dǎo)致傳輸延時(shí)較大，造成SRM 換相不及時(shí)，使得電機(jī)的帶載能力嚴(yán)重下降。圖6b、圖6d、圖6f 分別為電機(jī)在1Mbit/s、500kbit/s、250kbit/s CAN 通信比特率下采用延時(shí)補(bǔ)償控制方法的相電流波形，其對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩分別為6.6N·m、6.5N·m 和6.5N·m，輸出轉(zhuǎn)矩得到明顯改善?？梢姡浞挚紤]延時(shí)會(huì)造成換相滯后，并在電機(jī)角度控制時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，可使實(shí)際的換相操作在優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度位置。

圖6 電機(jī)在CAN 通信不同比特率下的三相電流波形Fig.6 Three phase current wave of SRM when the CAN bus at different bit rate

當(dāng)位置傳感器距離主控制器越遠(yuǎn)時(shí)，CAN 總線通信的最大比特率就越低，造成的通信延時(shí)時(shí)間也越長；而電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速越高，延時(shí)造成的滯后角度越大。隨著系統(tǒng)延時(shí)時(shí)長增加，造成繞組實(shí)際開通和關(guān)斷位置相比最優(yōu)開通角和關(guān)斷角滯后增多，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小。為盡可能減小數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)時(shí)間，本文將CAN 通信比特率設(shè)置為1Mbit/s，并補(bǔ)償了由于傳輸延時(shí)造成SRM 滯后動(dòng)作的角度，保證了換相角在較理想的位置。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提角度補(bǔ)償方案的正確性，提高了電機(jī)的運(yùn)行性能。

4 結(jié)論

針對基于單處理器的開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)存在處理器承擔(dān)任務(wù)過重、執(zhí)行周期較長等問題，本文提出了雙處理器架構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)控制方案，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)的遠(yuǎn)距離高性能控制。針對主從控制器間通信實(shí)時(shí)性問題，提出了基于轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)時(shí)分通信機(jī)制，減少了多種數(shù)據(jù)間的沖突，并在此基礎(chǔ)上分析并補(bǔ)償了報(bào)文傳輸延時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。

[1]王宏華.開關(guān)型磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.

[2]詹瓊?cè)A.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1992.

[3]鄭洪濤,蔣靜坪.開關(guān)磁阻電機(jī)高性能轉(zhuǎn)矩控制策略研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2005,20(9):24-28.Zheng Hongtao,Jiang Jingping.Study on high-grade torque control strategies for switched reluctance motor[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2005,20(9):24-28.

[4]朱曰瑩,趙桂范,楊娜.電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2014,29(11):88-98.Zhu Yueying,Zhao Guifan,Yang Na.Design and optimization for switched reluctance motor drive system in electric vehicles[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2014,29(11):88-98.

[5]Inderka R B,Menne M,De Doncker,et al.Control of switched reluctance drives for electric vehicle applications[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2002,49(1):48-53.

[6]Valdivia V,Todd R,Bryan F J,et al.Behavioral modeling of a switched reluctance generator for aircraft power systems[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2014,61(6):2690-2699.

[7]孫玉坤,袁野,黃玉紅,等.磁懸浮開關(guān)磁阻電機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展綜述[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2015,30(22):2-8.Sun Yukun,Yuan Ye,Huang Yuhong,et al.Development of the bearingless switched reluctance motor and its key technologies[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2015,30(22):2-8.

[8]朱曰瑩,趙桂范,龔進(jìn)峰,等.新型兩相同步對稱勵(lì)磁模式開關(guān)磁阻電機(jī)及其轉(zhuǎn)矩特性[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2014,29(3):144-149.Zhu Yueying,Zhao Guifan,Gong Jinfeng,et al.A novel symmetrical double-phase-excitation mode and torque performance analysis for switched reluctance motors[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2014,29(3):144-149.

[9]陳坤華,孫玉坤,吳建兵,等.基于電感模型的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2006,21(11):71-75.Chen Kunhua,Sun Yukun,Wu Jianbing,et al.Inductance model-based sensorless control of the switched reluctance motors[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2006,21(11):71-75.

[10]張旭隆,譚國俊,蒯松巖.在線建模的開關(guān)磁阻電機(jī)四象限運(yùn)行無位置傳感器控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2012,27(7):26-33.Zhang Xulong,Tan Guojun,Kuai Songyan.Fourquadrant position sensorless control of switched reluctance motors based on on-line modeling[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2012,27(7):26-33.

[11]趙德安,鄭棐,全力,等.車用開關(guān)磁阻電機(jī)起動(dòng)/發(fā)電/助力一體化系統(tǒng)研究[J].南京航空航天學(xué)報(bào),2008,40(6):825-830.Zhao Dean,Zheng Fei,Quan Li,et al.Switched reluctance motor for integrated starter alternator driver system of vehicles[J].Journal of Nanjing University of Aeronautic &Astronautics,2008,40(6):825-830.

[12]楊岳峰,張奕黃,王素杰,等.基于簡化磁鏈模型的SRG 自勵(lì)發(fā)電[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2009,24(1):61-64.Yang Yuefeng,Zhang Yihuan,Wang Sujie,et al.Self-excited SRG based on simplified flux-link age model[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2009,24(1):61-64.

[13]梁得亮,丁文,魚振民.基于自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)建模方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(9):86-92.Liang Deliang,Ding wen,Yu Zhenming.Modeling for switched reluctance motor based on adaptive network-based fuzzy inference system[J].Proceedings of the CSEE,2008,28(9):86-92.

[14]丁文,梁得亮.雙通道開關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)建模與仿真[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2011,15(5):7-15.Ding Wen,Liang Deliang.Modeling and simulation of dual-channel switched reluctance starter/generator system[J].Electric Machines and Control,2011,15(5):7-15.

[15]肖麗,孫鶴旭,董硯,等.四相開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器故障檢測技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2014,29(1):156-164.Xiao Li,Sun Hexu,Dong Yan,et al.Fault diagnosis strategy of power converter for four-phase switched reluctance motor[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2014,29(1):156-164.

[16]蘆剛,李聲晉.改善開關(guān)磁阻ISG 性能的控制策略研究[J].航空學(xué)報(bào),2003,24(5):443-446.Lu Gang,Li Shengjin.Control strategies for switched reluctance integral starter generator[J].Acta Aeronautica Et Astronautica Sinica,2003,24(5):443-446.

[17]趙楠,葛寶明.基于雙DSP 的磁浮開關(guān)磁阻電機(jī)全數(shù)字控制器[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2007,27(12):65-67.Zhao Nan,Ge Baoming.Dual-DSP digital controller of magnetic suspending switched reluctance motor[J].Electric power Automation Equipment,2007,27(12):65-67.

[18]Schmidt K,Schmidt E G.Systematic message schedule constructionfor time-triggered CAN[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2007,56(6):3431-3441.

[19]Davis R I,Burns A,Bril R J,et al.Controller area network (CAN) schedulability analysis:Refuted,revisited and revised[J].Real-Time Systems,2007,35(3):239-272.

[20]Tindell K,Burns A.Guaranteeing message latencies on controller area network[C]//Proceedings of 1st International CAN Conference,Wiesbaden,Germany,1994:2-11.

[21]Tindell K,Burns A,Wellings A J.An extendible approach for analysing fixed priority hard real-time systems[J].Journal of Real-Time Systems,1994,6(2):133-152.