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硬件在环(hardwarenthe loop,缩写为HIL)仿真是可信度较高的一种半实物仿真。电机硬件在环仿真采用实际的电机控制器和虚拟的电机(亦称电机模拟器)构成系统,主要用于电机控制器的开发以及控制算法的验证。课题来源于某型航天器地面电机测试系统,本论文主要是对课题中无刷直流电机硬件在环仿真的实时建模和解算方法做一些研究,具体内容如下: 首先,建立无刷直流电机硬件在环仿真模型,包括电机本体模型、位置传感器模型、换相模型、电感模型。换相模型和电感模型主要目的是提高硬件在环仿 真时模型解算的精度。电感模型采用查表与二次插值算法相结合的方法进行处理。其次,为了无刷直流电机硬件在环仿真模型解算方法得以实现,设计了相应的硬件平台,以此硬件平台为基础,设计了实时的软件。分析了硬件系统的设计原理和各相关部分电路的原理。处理器系统采用DSP+FPGA双处理器架构。软件设计部分分别设计了DSP程序和FPGA程序。 最后,在实时模型实现的过程中,根据硬件系统处理器的结构特点以及提高系统仿真精度和实时性的要求,提出了插值补偿方法。通过有无插值补偿方法的无刷直流电机硬件在环仿真模型分别进行了非实时和实时仿真,验证了插值补偿方法能够提高仿真精度和减小延时。 研究结果表明:论文提出的无刷直流电机硬件在环仿真模型与解算方法,实时模型建模合理,硬件及软件设计合理,并最终实现了无刷直流电机硬件在环仿真。插值补偿方法不影响电机模型程序的解算时间,还能实时考虑电机模型步长时间内发生的开关事件,提高无刷直流电机硬件在环仿真的精度,减小实时仿真的延时。