...FPGA板卡使用系列文章 | Simscape物理模型部署到FPGA中加速...
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发布时间：2024-10-24 09:47
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时间：2024-11-07 02:45
Simscape，Mathworks的多域建模工具，支持用户将物理模型部署到FPGA中进行实时仿真，如Simscape Electrical工具箱，尤其适合电力电子和电机驱动等领域的硬件在环测试（HIL）。本文将详细介绍如何将一个基于PMSM闭环控制的Simscape模型转化为HDL代码，并部署到Speedgoat IO334 FPGA板卡进行实时测试。
实现流程如下：
1. 从Simulink的ee_pmsm_drive示例模型开始，该模型包含FOC控制算法、逆变器和电机模型。首先进行离线仿真验证算法功能，然后准备模型转换至实时化。
2. 转换步骤包括：将连续时间模型转为定步长离散，配置Simscape solver；替换模型中的非线性模块以适应HDL Coder支持；使用Simscape HDL Workflow Advisor将物理模型转换为状态空间模型。
3. HDL Workflow Advisor分为三个阶段：代码生成兼容性检查、状态空间转换和生成实现模型，其中需设定迭代次数和数据精度。
4. 状态空间模型生成后，将逆变器和电机模型下载到FPGA，其余部分到CPU。完成编译和下载，进行实时仿真，并监测力矩指令和反馈。
涉及的时间概念包括模型采样时间（Ts）、迭代次数、FPGA主频和过采样率。通过合理设置这些参数，确保模型在FPGA上运行的精度和性能。例如，若模型仿真周期为1us，可以通过过采样和主频调整，使得FPGA计算周期与模型周期同步，如1us = (50 * 4) / 200MHz。
