第三天,陈峰把团队集中到一起来搭建仿真模型。
他把前两天写的控制算法代码导入到了仿真平台里面,又把之前做好的电机模型和电池模型也调了出来,三个模块连接成了一个完整的仿真链路。
他站在一个年轻技术员的身后,看着对方操作仿真软件,把接口参数一项一项填进去。
“先把参数对好,确认信号流能打通。”陈峰说,“跑通了之后再开始调环路的增益。”
年轻技术员点了下头,手指在键盘上敲了一阵,把采样频率设好,把通讯协议匹配好,然后点了一下编译按钮。
程序跑了一遍,报了两个警告,陈峰弯腰看了一眼屏幕,说第一个警告是因为变量类型不匹配,
第二个是初始化顺序的问题,让技术员按从底层到上层的顺序重新排一下。
改完之后再编译,通过了。
“先跑一个开环的测试,看电流采样正常不正常。”陈峰说。
技术员启动仿真,屏幕上出现了一组电流波形。
陈峰看了几秒钟,
“波形还行,但高频噪声有点大,加一个低通滤波器试试。”技术员加上了滤波器,波形平滑了很多。
“电流环的响应时间,你目标值定的多少?”陈峰问。
年轻技术员答:“一毫秒以内。”
陈峰沉默了一下,然后说:
“再短一点吧,零点五毫秒以内,把这个指标压下来,后面的速度和位置环才能有足够的余量。”
技术员犹豫了半秒,但没说什么,转头开始调整环路参数。
他把比例增益往上提了一档,又把积分时间往下调了一点,重新跑了一次仿真,响应曲线确实收得更快了,但出现了轻微的超调。
陈峰让他把微分项加进来,又跑了一次,超调压住了,响应时间也达标了。
第四天,仿真模型跑通了第一组完整的工况循环。
从起步加速到中速巡航,从能量回收到急减速,每一个典型工况下的电流数据、电压数据、温度数据都跑了出来。
陈峰把屏幕上的曲线一帧一帧地翻看,每一组都符合最初设计的预期,没有出现振荡,没有出现饱和,没有出现温升异常。
他站在大屏幕前面,看了最后一条曲线走完,转过身来,把技术团队叫到一起。
“算法验证阶段完成,数据都达标了。
咱们按计划推进,明天开始做硬件设计。”他看了一眼几个技术员的表情,补了一句,
“这段时间辛苦了,但最麻烦的那一段已经过去了,后面的路会顺一些。”
系统提示在下午收工的时候响了起来:
【完成控制系统仿真验证,各项指标符合设计要求,物理学熟练度+380,化学熟练度+350。】
第五天早上,陈峰把硬件设计的图纸铺在了实验台上。
他拿了一支红笔,在白板上画了一张PCB板的布局示意图。
MCU主控芯片放在中央偏上的位置,四周分布着栅极驱动芯片、IGBT功率模块、电流传感器、电压采样电路和温度检测电路。
每一个元器件的型号和关键参数都写在旁边,标注得清清楚楚。
“芯片选型我已经定好了。”陈峰把红笔放下,指了指中央的主控芯片位置,
“主控用英飞凌的TC系列,算力够用,外设接口也丰富,整个系统跑下来不会出现瓶颈。
栅极驱动走TI的方案,稳定性和响应速度都经过了验证。
IGBT功率模块不用外面买,咱们用自己封装的。”
他把那枚自封装的IGBT样品从防静电袋里取出来,放在实验台上让大家看了看,
“这套硬件方案我提前推演了好几轮,功率密度和散热性能都在预期范围内。”
他把PCB布局图用磁铁吸在白板上,让所有人都能看清走线。
“你们按这个布局来画PCB。
走线的时候注意一点,功率回路和信号回路要分开走,不能在同一个平面上平行太长,否则干扰会很大。
地层要完整,不能切碎了。采样信号的那几根线要走差分形式,抗干扰能力好一些。”
技术员们围在实验台四周,有人拿出尺子量了量白板上画的尺寸比例,有人把元器件型号抄到自己的笔记本上。
那个之前说做过电控的技术员看了一会儿布局图,说了一句“这个走线策略是做过电磁兼容性优化的吧”,陈峰点了下头,
“前面跑仿真的时候顺手把近似的场分布算了一遍,关键位置都避开了。”
大家没有再多问,各自领了任务开始动手画板子。
第六天,硬件PCB板打样回来了。
陈峰拆开快递包装,把几块崭新的绿色板子拿出来,对着灯光看了一遍线路的走线质量,
又用万用表测了几个关键节点的通断,确认没有开路和短路之后,开始动手焊接第一块样品板。
他坐在实验台前面,面前摆着焊台、烙铁和一卷焊锡丝。
他先用镊子把主控芯片夹起来,对准焊盘放下去,然后拿起烙铁,把细尖的烙铁头在助焊剂里蘸了一下,开始一块一块地拖焊。
技术员们围在四周,有人递工具,有人拿着放大镜帮他检查焊点质量,有人站在旁边观察他的手法。
他的动作不快,但每一步都做得很踏实——放好一个元件,焊完,用万用表测一遍,确认导通良好,再放下一个。
焊完所有的元件之后,他接上仿真器,开始调试底层驱动。
示波器的探头夹在功率器件的输出端上,屏幕上亮起了黄色的开关波形。
陈峰一只手握着示波器探头的绝缘部分,另一只手在电脑键盘上敲击参数,一边测量一边微调驱动电阻的阻值和开关频率的占空比。
他每调整一个参数,都等波形稳定几秒钟再看结果,如果达不到目标就再调下一个参数。
“驱动电压的上升沿和下降沿都要控制在合理的范围之内。”他头也没抬地对着旁边的人说,
“太陡了电磁干扰大,太缓了开关损耗高。取中间值。”
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