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基于RTW和DSP的风力发电机组半实物仿真研究
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基于RTW和DSP的风力发电机组半实物仿真研究

  摘 要:在纯仿真环境下,风机控制器的开发周期长,而且难以反映其动静态特性及非线性因素,因此提出了一种基于 DSP目标代码生成和计算机软件仿真相结合的新型半实物仿真方法。 首先在Simulink下搭建好系统模 型,然后根据目标DSP型号对控制算法模型添加相应内核、外设并选定参数,再利用Matlab的RTW(Real-Time Workshop)功能直接编译生成目标代码,使其在DSP 中运行,以构成控制器实物模型,同时保持与Simulink中被控对象数学模型进行实时数据交换,从而完成半实物仿真平台的搭建。 通过对1.5 MW双馈式风力发电机组控制系统的半实物仿真,不仅验证了该方法的快速性和简易性,还体现出这种方式同时具备了Matlab 强大数 据处理能力和 DSP 外设扩展简便的双重优势。

  关键词: 实时代码生成; 半实物仿真; TMS320F2812; 双馈式风力发电机组

  0 引言

  在纯仿真环境下设计嵌入式系统的开发方法在大型工业项目中的应用存在一些不足:一方面,开发流程复杂,动用人员多,成本高;另一方面,在纯仿真环境中设计的算法难以真实体现出控制器的动态特性、静态特性以及非线性因素,因而在编写软件时不得不一再修改算法, 导致开发周期的延长。 这是因为计算机软件仿真是一种基于数学模型的仿真, 其仿真效果取决于所建模型的近似程度。由于实物系统是非常复杂的,想要建立数学模型往往需要对环境理想化, 因而模型只能在某种程度上接近真实情况, 但难以模拟出一些瞬态响应或特殊状况。然而,完全采用实物进行试验成本又过高,且不容易模拟到一些极限工况,所以 应用起来也受到一定限制。 把实物系统放置到计 算机仿真环节中进行研究的半实物仿真方法则可以解决上述问题, 并能很好地综合两种方法的优点。

  本文介绍了一种基于Matlab实时代码生成功能和TMS320F2812DSP实现的半实物仿真方 法,利用Matlab的Real-Time Workshop功能直接将Simulink中模块化的控制算法转化为嵌入式代码下载到 DSP中, 同时在PC机Simulink环境下搭建被控对象的数学模型,并保持PC机与DSP之间的实时通信。该方法大大地缩短了半实物仿真平台搭建的时间,也使控制器与仿真计算机之间的接口难点得以解决。 通过对1.5 MW双馈式风力发电机组控制算法模型的仿真和半实物仿真对比,验证了该方法的可行性和简易性,实现了从控制算法到软件编写的无缝过渡[3]~[5]。

  1、目标代码实时生成方法

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