国产工业软件在航空装备电机控制系统快速开发与RCP测试中的应用

伺服系统广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、工业自动化等领域，随着伺服系统数字化、集成化的发展趋势，提高伺服系统的开发效率显得尤其重要。传统伺服系统控制原型/方法的验证与测试需建立在已有控制器硬件基础之上，在控制器未设计完成之前，无法实现控制方法的可行性验证与测试。

为解决上述问题，需要使用更先进、更便捷的伺服系统设计方法，利用有效的工具，合理的方法在提高伺服系统开发效率的同时降低成本。世冠科技“GCKontrol-GCAir基于模型的系统设计工具链”提供了一种高效、可靠的解决方案，能够为解决上述问题提供快速控制原型（RCP）半实物仿真环境，实现快速控制原型系统与真实被控对象之间的信号适配、信号调理。加速控制性能研发迭代、降低开发成本，使航空装备电机控制系统的设计和测试更加高效，进而推动技术创新和产业升级。本文将详细介绍其应用价值和实践经验。

首先明确航空装备电机控制系统的需求，包括但不限于电机的速度控制、位置控制、转矩控制等。同时确定系统的输入输出信号和控制逻辑。

基于GCKontrol进行控制系统设计和算法开发具有以下优势：

丰富的建模元素库：支持多种控制算法的构建，如PID控制、LQR控制、MPC控制等，同时也可以构建各种被控对象的机理模型。

状态图建模功能：方便描述电机控制系统的执行逻辑、决策逻辑、计算逻辑、故障管理等。

兼容性高：提供C-Code模块、Simulink模型转换为GCKontrol模型插件，可以方便导入用户已有的电机控制算法C/C++代码、Simulink模型，提高了电机控制算法建模的灵活性、通用性、扩展性。

内置示例工程：提供PMSM电机模型、BLDC电机模型、电机控制FOC算法等白盒模型，方便开展电机控制算法设计与仿真分析。

通过GCKontrol自动生成高可读性的C代码，将生成的代码集成到航空装备电机的控制板中，确保代码与硬件开发板的兼容性并根据需求进行调整。

基于GCKontrol的代码生成与集成具有以下优势：

代码高可读性：自动生成高可读性的C代码，模型的block与代码段一一对应。

适配性强：生成的C代码不依赖库，适配主流国产、非国产硬件芯片，包括DSP28335、DSP6713、STM32、GD32等系列芯片。

资源占用少：支持将模型设置为定点计算进行仿真分析，自动生成定点计算C代码，减少资源占用，提高运行效率。

简化开发：通过开发板自带的IDE集成工具转化，形成可执行的嵌入式代码，简化了开发流程。

进行基于GCAir的电机快速控制原型（RCP）测试。

这一环节旨在对生成的算法模型在实际部署前进行全面的功能确认，核心关注点在于算法 功能的有效性和是否能与项目需求充分契合。根据测试得到的数据和反馈，再实施必要的算法优化和系统调整工作，以持续提升整体系统的性能水平和运行稳定性。

基于GCAir平台开展RCP测试与优化具备以下几个显著优点：

真实电气环境模拟：在RCP测试中，被控对象直接采用实际物理设备（例如电机实体、操纵杆实物或负载装置），通过真实的线束传递反馈信号和控制指令，确保了算法在贴近实际工况下的表现得以精准评估。

高低速率的控制算法灵活处理：针对不同速率要求的控制算法，采取差异化部署策略。诸如电机电流环、位置环、速度环等高速运算部分的控制算法 会被转化为C代码并烧录至电机控制板硬件中执行；而那些对计算速率要求较低的控制算法（比如源于电传操纵系统或飞行控制系统中的控制律算法），则会以FMU形式，在GCAir实时仿真机中高效运行。

经过充分验证和测试后，将最终控制算法应用于实际的航空装备电机控制器中。运行过程中，定期进行维护和性能检查，确保系统的稳定性和可靠性。