·1076· 工程科学学报，第41卷，第8期 14Byte 46-1500Bvte 4 Byte 以太网帧头 以太网数据 以太网循环冗余校验(CRC) 6 Byte 6 Byte 0x88A4 2 Byte 日的地址源地址 以太网类型 EtherCAT帧头 EtherCAT命令1 EtherCAT命令n 数据帧长o1数据报头EtherCAT数据工作计数器 命令安全数据0CRC0安全数据1CRC1 1 Byte 10 Byte 2 Byte 10 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte 2 Byte 命令目录寄存器地址数据桢长中断请求 1 Byte 1 Byte 4 Byte 2 Byte 2 Byte 图1 EtherCAT通信协议格式 Fig.1 Format of EtherCAT communication protocol 表2 EtherCAT五元组及参数信息对应数据位 Table 2 EtherCAT quintuple and parameter information corresponding data bits 编号 数据位 规则位置 关键字 数据解释 1 00~03 dstlP 数据目的主机地址MAC 2 04~05 dstPort 数据目的主机地址端口 3 06-09 五元组 srelp 数据源主机地址MAC 4 10~11 srePort 数据源主机地址端口 5 12~13 Protl 通信协议类型 6 5758 d 解耦所得d轴电流实际值 > 59~60 g 解耦所得g轴电流实际值 6162 I_out 电机输出电流 9 63~64 Te 电机输出转矩 o 65~66 n 电机实际转速 参数信息 11 6768 Freq_out 电机输出额率 12 79-80 0 电机母线电压检测值 13 45~46 Rec_set 电机整流侧启停命令（控制指令） 14 47~48 Invset 电机逆变侧启停命令（控制指令） 5 49-50 Freq_set 电机频率给定（控制指令） 为协议类型、源地址和目的地址检测节点，参数信息 电流调节器输出的d-g直流电压发送到脉宽调制 类则向下延伸为母线电压检测值、电机实际转速、电 (PWM)发生器，根据等效关系，求取各矢量的控制 机输出转矩、电机输出电流、电机输出频率、电机整 时间控制开关的关断产生正弦波脉宽调制(SVP 流侧启停命令、电机逆变侧启停命令、电机频率给 WM)波，最后通过全桥逆变模块送给交流电动机 定、d轴电流实际值以及g轴电流实际值10个检测 图中0代表定子磁链角度、业为转子磁链（矢量单 节点，整个规则树结构如图2所示，使用该数据结构 位)、Torque。为感应电机预测转矩、ia、i代表a、B 检索效率高，扩展方便 坐标轴上的电流转换为d-g轴直流电流、n·为感应 2变频控制系统模型入侵检测技术 电机参考转速、山·为感应电机参考磁链 本文以目前应用最为广泛的转子磁场定向矢量 2.1交-直-交变频矢量控制模型 控制作为感应电机变频调速的动态数学模型，按转 交-直-交变频控制装置作为感应电机交流调 子磁场定向两相旋转坐标系上的矢量控制方程进行 速传动系统的核心，其结构主要包含整流环节、调制 解耦，根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相 环节和逆变环节.如图3，通过矢量分解将感应电机 位上正交的交流分量，转换为空间上正交的两个直 a-b-c三相电流（图中i,、i、i.)分解到aB坐标轴 流分量，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量 上（图中i.、ig),与两相交流电压U。、U。构成电压型 和转矩分量两个独立的直流控制量，分别实现对电 转子磁链观测器，将观测器转子磁链角度结合前馈 机磁通和转矩的控制，然后再通过坐标变换将两个工程科学学报,第 41 卷,第 8 期 图 1 EtherCAT 通信协议格式 Fig. 1 Format of EtherCAT communication protocol 表 2 EtherCAT 五元组及参数信息对应数据位 Table 2 EtherCAT quintuple and parameter information corresponding data bits 编号 数据位 规则位置 关键字 数据解释 1 00 ~ 03 2 04 ~ 05 3 06 ~ 09 4 10 ~ 11 5 12 ~ 13 五元组 dstIP 数据目的主机地址 MAC dstPort 数据目的主机地址端口 srcIP 数据源主机地址 MAC srcPort 数据源主机地址端口 Protl 通信协议类型 6 57 ~ 58 7 59 ~ 60 8 61 ~ 62 9 63 ~ 64 10 65 ~ 66 11 67 ~ 68 12 79 ~ 80 13 45 ~ 46 14 47 ~ 48 15 49 ~ 50 参数信息 Id 解耦所得 d 轴电流实际值 Iq 解耦所得 q 轴电流实际值 I_out 电机输出电流 Te 电机输出转矩 n 电机实际转速 Freq_out 电机输出频率 U 电机母线电压检测值 Rec_set 电机整流侧启停命令(控制指令) Inv_set 电机逆变侧启停命令(控制指令) Freq_set 电机频率给定(控制指令) 为协议类型、源地址和目的地址检测节点,参数信息 类则向下延伸为母线电压检测值、电机实际转速、电 机输出转矩、电机输出电流、电机输出频率、电机整 流侧启停命令、电机逆变侧启停命令、电机频率给 定、d 轴电流实际值以及 q 轴电流实际值 10 个检测 节点,整个规则树结构如图 2 所示,使用该数据结构 检索效率高,扩展方便. 2 变频控制系统模型入侵检测技术 2郾 1 交鄄鄄直鄄鄄交变频矢量控制模型 交鄄鄄直鄄鄄交变频控制装置作为感应电机交流调 速传动系统的核心,其结构主要包含整流环节、调制 环节和逆变环节. 如图 3,通过矢量分解将感应电机 a鄄鄄 b鄄鄄 c 三相电流(图中 i a、i b 、i c)分解到 琢、茁 坐标轴 上(图中 i琢 、i 茁 ),与两相交流电压 U琢 、U茁 构成电压型 转子磁链观测器,将观测器转子磁链角度结合前馈 电流调节器输出的 d鄄鄄 q 直流电压发送到脉宽调制 (PWM)发生器,根据等效关系,求取各矢量的控制 时间控制开关的关断产生正弦波脉宽调制( SVP鄄 WM)波,最后通过全桥逆变模块送给交流电动机. 图中 兹 代表定子磁链角度、鬃rd为转子磁链(矢量单 位)、Torquee 为感应电机预测转矩、i sd 、i sq代表 琢、茁 坐标轴上的电流转换为 d鄄鄄 q 轴直流电流、n * 为感应 电机参考转速、鬃 *为感应电机参考磁链. 本文以目前应用最为广泛的转子磁场定向矢量 控制作为感应电机变频调速的动态数学模型,按转 子磁场定向两相旋转坐标系上的矢量控制方程进行 解耦,根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相 位上正交的交流分量,转换为空间上正交的两个直 流分量,从而把交流电机定子电流分解成励磁分量 和转矩分量两个独立的直流控制量,分别实现对电 机磁通和转矩的控制,然后再通过坐标变换将两个 ·1076·