为了验证所设计的在线监测方法，搭建 RT-LAB 硬件在环仿真测试系统。RT-LAB 是由加拿大Opal-RT 公司开发的一套模块化的实时仿真平台，可以直接将MATLAB 建立的动态数学模型应用于实时仿真、控制、测试及其他相关领域，实现快速控制原型（Rapid Control Prototyping，RCP）和硬件在环仿真（Hardware-In-the-Loop Simulation，HILS）。

图2-34 为永磁同步电机控制系统RT-LAB 硬件在环配置图，图2-35 为RT-LAB硬件在环实验平台，包括 DSP（数字信号处理技术）控制器 TMS320F2812 以及RT-LAB OP5600 实时仿真模型（逆变器和永磁同步电机）。将控制对象永磁同步电机及逆变器模型编译下载到OP5600 中，并将设计的控制器模型生成C 代码下载到DSP 控制器中，通过采集电机电流和位置等模拟输出信号，同时将模拟信号转换为±10 V 范围内的信号，采集实时模型输出转换后的信号并完成相应的控制算法后，输出6 路PWM 脉冲给实时仿真模型，即可实现永磁同步电机控制的硬件在环实时仿真。仿真中PWM 载波频率设为5 kHz，采样周期设为20 μs，电机参数设定同表2-1。

图2-34　RT-LAB 硬件在环系统

图2-35　RT-LAB 实验平台

实验结果如下：

电流环采用PI 控制器时，图2-36、图2-37 为在无失磁情况下定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值；图2-38、图2-39 为幅值失磁情况下的定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值；图2-40、图2-41 为幅值和角度均失磁情况下的定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值。

图2-36　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-37　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）

图2-38　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-39　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）

图2-40　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-41　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）

电流环采用ADRC 控制器时，图2-42、图2-43 为在无失磁情况下定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值；图2-44、图2-45 为幅值失磁情况下的定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值；图2-46、图2-47 为幅值和角度均失磁情况下的定子d-q 轴实际电流、转矩实际值及观测值和d-q 轴转子磁链观测值。

图2-42　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-43　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）(www.daowen.com)

图2-44　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-45　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）

图2-46　定子d-q 轴电流及转矩实际值和观测值

（电流：150 A/div；转矩：500 N·m/div；t：250 ms/div）

图2-47　d-q 轴转子磁链观测值

（磁链：0.5 Wb/div；t：250 ms/div）

通过对比不同情况下的仿真结果以及实验波形，实验结果很好地证明了所设计的滑模观测器能够在正常状态以及失磁情况下准确有效地辨识永磁同步电机永磁体的磁链，实时性高。电流环自抗扰控制器比传统PI 控制器能使系统具有更好的动静态性能和抑制超调的能力，可有效减小外部扰动对永磁同步电机转矩闭环驱动系统带来的影响。