MR2硬體迴路應用案例

​馬達驅控自動測試系統

為提高產品品質與穩定度,完整的系統測試是最關鍵流程之一。搭配MR2硬體迴路的外掛高速通訊模組,上位控制系統可透過RS-485通訊,快速連接受測控制器與MR2,包含控制器設定、MR2環境設定(馬達與負載等)、測試流程規劃、測試情境的設計等,都可自動化執行,大幅縮短測試時間與成本,提高測試覆蓋率與產品品質。

​電動車傳動系統即時模擬

電動車整車即時模擬包含三個主要部分: 1. 車輛動態與路面條件模擬、2. 動力模擬(電機)、3. 電機驅動。在此案例中,車體相關模擬以權威車輛模擬軟體CarSim進行建模,並下載到RT系統運行;車體動力來源,則是由MR2即時模擬電機產生的轉矩所提供;即時模擬電機的運轉,則透過一真實驅動控制板(PWM訊號)所操控。如此則可以完整模擬一電動車的行駛狀態,藉此驗證電動車驅動控制器的控制性能。

馬達驅動器開發平台

MR2以10MHz的數位輸入接收由馬達驅動器送出的功率元件開關訊號(gate driving signal),以此PWM訊號進行一連串的判斷與馬達模型運算,並將最終的系統狀態,如: 電流與馬達轉速以1MHz的類比輸出回傳,完整呈現實際系統運作。MR2經過大量實驗調整與優化,可在設計階段取代真實平台,在開發前期即可快速完成控制系統功能與性能驗證。

​電動機車傳動系統即時模擬

如同電動車一樣,電動機車整車動態即時模擬亦包含: 車輛動態與路面狀況、電機模擬、電機驅動三大部分。唯一不同處在於,機車與路況相關建模改用模擬軟體BikeSim。如此一來則可將即時模擬驗證平台,由電動車迅速轉換成電動機車動力系統驗證平台(四輪變兩輪),只須要將MR2內的相關參數改成符合電動機車使用的配置,並搭配適當的驅動控制器,即可開始驗證電動機車驅動控制器的控制性能與整車動態。

​數位分身(Digital Twin)應用

MR2即時模擬的特點,可直接建構物理系統的數位分身,以起重機為例(類似單擺動態),如馬達與驅動器容量、天車車重、齒輪箱減速比、繩長、吊掛貨物重量等,皆可透過建模完成,再依此虛擬系統驗證控制方法的可行性以及參數最佳化。在MR2上調整好後,再直接將調整後的控制器輸入到真實系統,做最終的性能"確認"。由於設計與調整的過程,都是在MR2虛擬系統中完成,因此完全無須大電、不用配線、不須實際機台,可加速性能調整,且完全跳過開發初期的測試可能帶來的風險,此為數位分身目前最普遍且實際的應用。

​運行中電機參數變化

不同於一般模擬軟體需要設定好參數再開始進行模擬,MR2可以線上即時修改所有系統參數,因此可模擬系統運行間參數變動的情況。最實際的例子,就是電機因溫度上升造成參數改變,進而引起控制效果下降的案例。此案例中,客戶在系統運行間,將感應電機的轉子電阻不斷調高以模擬出溫升的效果,可以明顯看出因轉子電阻改變引發磁場定向的偏差,而使控制效率下降(電流上升、轉速控制精度下降)。

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