Generic Linear Actuator

通过直流电压源或 PWM 驱动器运行的通用线性推杆。

类型: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.MechatronicActuators.GenericLinear

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Mechatronic Actuators/Generic Linear Actuator

说明

通用线性执行器*单元实现了一个通用线性执行器模型，旨在通过直流电压源或 PWM 驱动器进行控制。将力-速度特性定义为表列值，以额定电压为电机供电。该功能允许在不参考等效电路的情况下对电机进行建模。

电机或驱动器的结构决定了电气损耗与力的关系。例如，在直流电机中，损耗与电流的平方成正比。由于力与电流成正比，因此损耗也与机械力成正比。在大多数电机中，电气损耗与机械力的平方成正比。通用线性执行器*程序块使用提供的参数*电机效率（百分比）*和*测量效率的速度*计算该损耗值。

有些电机的损耗因数与力无关。例如，并联电机的磁场绕组电流恒定，与负载无关。与力无关的电气损耗*参数考虑了这种影响。

电机效率*是机械功率除以机械功率和电气损耗之和。程序块假定确定电机效率的速度位于电机象限内，因此为正值。

通过改变外加电压的符号，可以反向使用该程序块。例如，如果 REV 端口的电压大于*反向阈值电压*参数，H-Bridge 程序块就会反转电机旋转方向。但是，如果将程序块反向使用，则需要指定正向运行的功率速度数据：

电机象限内的正向力和正向速度；
逆时针发电象限内的正向力和负向速度；
顺时针发电象限中的负力和正速度。

模型的热效应

您可以打开热端口来模拟能量转换为热量时的损耗效应。要打开热端口，请选择 Enable thermal port 复选框。

假设和限制

力-速度曲线数据只与额定电压相对应，因此程序块只能在正负额定电压下得出准确结果。
程序块要求提供使用驱动器的整个范围内的力-速度数据。如果要在发电和制动区域使用驱动装置，则需要提供超出正常运动范围的额外数据。
模型的行为对力-速度数据非常敏感。例如，空转速度的定义是正确的，只有当数据穿过速度轴时才是有限的。
从 *H 桥*程序块控制程序块：
- 不要在*H 桥*程序块和*通用线性执行器*程序块之间放置任何其他程序块。
- 在*H 桥*程序块对话框中，将*续流模式*参数设置为 "通过一个半导体开关和一个续流二极管"。选择 "通过两个续流二极管 "不会在输入 PWM 信号为低电平时将电桥输出电压设为零。
- 在 H-Bridge、Generic Linear Actuator 和Controlled PWM Voltage 块对话框中，确保所有三个块的 Simulation mode 值相同。

端口

非定向

# + — 阳极
电

Details

与驱动器正极相关的非定向端口。

程序使用名称

p

# - — 负极
电力

Details

与驱动器负极相关的非定向端口。

程序使用名称

n

# R — 活塞
旋转力学

Details

与活塞相关的非定向机械端口。

程序使用名称

rod_flange

# C — 船体
旋转力学

Details

与推杆外壳相关的非定向机械端口。

程序使用名称

case_flange

# H — 热端口
加热

Details

加热端口。

依赖关系

要使用该端口，请选择 启用热端口 复选框。

程序使用名称

thermal_port

参数

电力

# Speed values — 速度向量
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

速度值向量，用于建立力和速度值匹配的插值表。

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`[-15.0, -10.0, -5.0, 0.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0] m/s`
程序使用名称	`velocity_vector`
可计算	是

# Force values — 力值向量
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

力值向量，用于构建力值和速度值插值表。

计量单位	`N` \| `kN` \| `lb` \| `mN` \| `dyn` \| `lbf`
默认值	`[4.0, 3.5, 3.0, 2.5, 2.0, 1.5, 1.0, 0.5, 0.0, -0.5] N`
程序使用名称	`force_vector`
可计算	是

# Rated voltage — 额定电压
V | MV | kV | mV

Details

指定要建模的设备的设计电压。

计量单位	`V` \| `MV` \| `kV` \| `mV`
默认值	`12.0 V`
程序使用名称	`V_rated`
可计算	是

# Motor efficiency (percent) — 电机效率

Details

设备用于计算与力有关的电气损耗的效率。

默认值	`70.0`
程序使用名称	`efficiency`
可计算	是

# Force-independent electrical losses — 与力无关的电损耗
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

当力为零时，与驱动相关的固定电气损耗。

计量单位	`W` \| `GW` \| `MW` \| `kW` \| `mW` \| `uW` \| `HP_DIN`
默认值	`2.0 W`
程序使用名称	`P_loss_base`
可计算	是

# Simulation mode — 模拟模式
PWM | Averaged

Details

如果将*模拟模式*设置为 "PWM"，则向设备的电气端子施加在零电压和额定电压之间切换的 PWM 信号。从主电源汲取的电流等于传递机械能和补偿电能损耗所需的电流。如果施加的电压超过额定电压，则所产生的力会按比例增加。不过，施加额定电压以外的电压可能会导致结果不具代表性。

如果将*模拟模式*参数设置为 "平均"，则对所加电压的响应力：

其中是速度为时的力值。从电源汲取的电流使电流与的乘积等于平均功耗。

值	`PWM` \| `Averaged`
默认值	`PWM`
程序使用名称	`simulation_mode`
可计算	无

# Speed at which efficiency is measured — 测量效率的速度
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

设备用于计算与力有关的电损耗的速度。

计量单位	`fpm` \| `fps` \| `kph` \| `mph` \| `m/s` \| `cm/s` \| `ft/s` \| `in/s` \| `km/s` \| `mi/s` \| `mm/s`
默认值	`20.0 m/s`
程序使用名称	`velocity_reference_for_efficiency`
可计算	是

机械性能

# Plunger mass — 活塞重量
g | t | kg | mg | oz | lbm | slug

Details

电机运动部件的质量。该值可以为零。

计量单位	`g` \| `t` \| `kg` \| `mg` \| `oz` \| `lbm` \| `slug`
默认值	`0.1 kg`
程序使用名称	`mass`
可计算	是

# Linear damping — 线性阻尼
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

线性阻尼。该值可以为零。

计量单位	`kg/s` \| `N*s/m` \| `N/(m/s)` \| `lbf/(ft/s)` \| `lbf/(in/s)`
默认值	`1e-5 N/(m/s)`
程序使用名称	`damping`
可计算	是

温度依赖性

Details

电阻温度系数。

依赖关系

要启用该参数，请选择*启用热端口*复选框。

计量单位	`1/K` \| `1/degR` \| `1/deltaK` \| `1/deltadegC` \| `1/deltadegF` \| `1/deltadegR`
默认值	`0.00393 1/K`
程序使用名称	`alpha`
可计算	是

Details

定义驱动参数的温度。

依赖关系

要启用该参数，请选择 启用热端口 复选框。

计量单位	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
默认值	`25.0 degC`
程序使用名称	`T_measurement`
可计算	是

热敏端口

# Enable thermal port — 开启加热口

Details

热效应建模。

要启用热效应建模，请将参数复选框设置为 "已启用"。

默认值	`false (关掉)`
程序使用名称	`has_thermal_port`
可计算	无

# Thermal mass — 热质量
J/K | kJ/K

Details

热质量是指温度升高一度所需的能量。

依赖关系

要启用此参数，请选择 启用热量端口 复选框。

计量单位	`J/K` \| `kJ/K`
默认值	`100.0 J/K`
程序使用名称	`thermal_mass`
可计算	是