Generic Linear Actuator

Страница в процессе разработки.

Универсальный линейный привод, работающий от источника постоянного напряжения или ШИМ-драйвера

generic linear actuator

Описание

Блок Generic Linear Actuator реализует модель универсального линейного привода, предназначенного для управления от источника постоянного напряжения или ШИМ-драйвера. Определите характеристики силы-скорости в виде табличных значений для питания двигателя при номинальном напряжении. Эта функциональность позволяет моделировать двигатель, не обращаясь к эквивалентной схеме.

Архитектура двигателя или привода определяет, как электрические потери зависят от силы. Например, в двигателе постоянного тока потери пропорциональны квадрату тока. Поскольку сила пропорциональна току, то потери также пропорциональны механической силе. В большинстве двигателей электрические потери пропорциональны квадрату механической силы. Блок Generic Linear Actuator вычисляет это значение потерь, используя предоставленные параметры Motor efficiency (percent) и Speed at which efficiency is measured.

Некоторые двигатели также имеют коэффициент потерь, который не зависит от силы. Примером может служить шунтирующий двигатель, в котором обмотка возбуждения потребляет постоянный ток независимо от нагрузки. Параметр Force-independent electrical losses учитывает этот эффект.

КПД двигателя — это механическая мощность, деленная на сумму механической мощности и обоих электрических потерь. Блок предполагает, что скорость, на которой определяется КПД двигателя, находится в двигательном квадранте и, следовательно, является положительной.

Можно использовать блок в обратном направлении, изменив знак подаваемого напряжения. Например, блок H-Bridge меняет направление вращения двигателя, если напряжение на порту REV больше, чем параметр Reverse threshold voltage. Однако, если использовать блок в обратном направлении, то указываются данные "сила-скорость" для работы в прямом направлении:

Положительные силы и положительные скорости в двигательном квадранте;
Положительная сила и отрицательные скорости в квадранте генерации против часовой стрелки;
Отрицательная сила и положительная скорость в генерирующем квадранте по часовой стрелке.

Тепловые эффекты модели

Можно открыть тепловой порт, чтобы смоделировать эффекты потерь при преобразовании энергии в тепло. Чтобы открыть тепловой порт, установите флажок для параметра Enable thermal port.

Допущения и ограничения

Данные кривой "сила-скорость" соответствуют только номинальному напряжению, поэтому блок выдает точные результаты только при плюс-минус номинальном напряжении.
Блок требует, чтобы ему предоставили данные о скорости силы для всего диапазона, в котором используется привод. Чтобы использовать привод в области генерации и торможения, предоставьте дополнительные данные за пределами обычной области движения.
Поведение модели чувствительно к данным о силе-скорости. Например, скорость холостого хода правильно определена и конечна только тогда, когда данные пересекают ось скорости.
Чтобы управлять блоком из блока H-Bridge:
- Не размещайте никаких других блоков между блоком H-Bridge и блоком Generic Linear Actuator.
- В диалоговом окне блока H-Bridge установите параметр Freewheeling mode в значение Via one semiconductor switch and one freewheeling diode. Выбор Via two freewheeling diodes не устанавливает выходное напряжение моста на ноль при низком уровне входного ШИМ-сигнала.
- В диалоговых окнах блоков H-Bridge, Generic Linear Actuator и Controlled PWM Voltage убедитесь, что значение Simulation mode одинаково для всех трех блоков.

Порты

Ненаправленные

# + — положительная клемма
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с положительной клеммой привода.

Имя для программного использования

p

# – — отрицательная клемма
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с отрицательной клеммой привода.

Имя для программного использования

n

# R — поршень
вращательная механика

Details

Механический ненаправленный порт, связанный с поршнем.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус
вращательная механика

Details

Механический ненаправленный порт, связанный с корпусом привода.

Имя для программного использования

case_flange

# H — тепловой порт
тепло

Details

Тепловой порт.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable thermal port.

Имя для программного использования

thermal_port

Параметры

Main

# Enable thermal port — включение теплового порта

Details

Моделирование тепловых эффектов.

Чтобы включить моделирование тепловых эффектов, установите флажок параметра в положение включено.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`has_thermal_port`

Electrical Force

# Speed values — вектор значений скорости
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

Вектор значений скоррости для построения интерполяционной таблицы соответствия значений силы и скорости.

Значение по умолчанию	`[-15.0, -10.0, -5.0, 0.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0] m/s`
Имя для программного использования	`velocity_vector`

# Force values — вектор значений силы
N | kN | lb | mN | dyn | lbf

Details

Вектор значений силы для построения интерполяционной таблицы соответствия значений силы и скорости.

Значение по умолчанию	`[4.0, 3.5, 3.0, 2.5, 2.0, 1.5, 1.0, 0.5, 0.0, -0.5] N`
Имя для программного использования	`force_vector`

# Rated voltage — номинальное напряжение
V | MV | kV | mV

Details

Укажите напряжение, на которое рассчитано моделируемое устройство.

Значение по умолчанию	`12.0 V`
Имя для программного использования	`V_rated`

# Motor efficiency (percent) — КПД двигателя

Details

КПД, который блок использует для расчета зависящих от силы электрических потерь.

Значение по умолчанию	`70.0`
Имя для программного использования	`efficiency`

# Force-independent electrical losses — электрические потери, не зависящие от силы
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

Фиксированные электрические потери, связанные с приводом, когда сила равна нулю.

Значение по умолчанию	`2.0 W`
Имя для программного использования	`P_loss_base`

# Simulation mode — режим симуляции
PWM | Averaged

Details

Если установите для параметра Simulation mode значение PWM, то подайте на электрические клеммы блока сигнал ШИМ, переключающийся между нулем и номинальным напряжением. Ток, потребляемый от электросети, равен величине, необходимой для передачи механической энергии и компенсации электрических потерь. Если приложенное напряжение превышает номинальное, то результирующая сила увеличивается пропорционально. Однако прикладывание напряжения, отличного от номинального, может дать нерепрезентативные результаты.

Если установите параметр Simulation mode в значение Averaged, то сила, возникающая в ответ на приложенное напряжение будет равна:

где — значение силы при скорости . Ток, потребляемый от источника питания, таков, что произведение силы тока и равно средней потребляемой мощности.

Значение по умолчанию	`PWM`
Имя для программного использования	`simulation_mode`

# Speed at which efficiency is measured — скорость, на которой измеряется КПД
fpm | fps | kph | mph | m/s | cm/s | ft/s | in/s | km/s | mi/s | mm/s

Details

Скорость, которую блок использует для расчета зависящих от силы электрических потерь.

Значение по умолчанию	`20.0 m/s`
Имя для программного использования	`velocity_reference_for_efficiency`

Mechanical

# Plunger mass — масса поршня
g | t | kg | mg | oz | lbm | slug

Details

Масса подвижной части мотора. Значение может быть нулевым.

Значение по умолчанию	`0.1 kg`
Имя для программного использования	`mass`

# Linear damping — линейное демпфирование
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

Линейное демпфирование. Значение может быть нулевым.

Значение по умолчанию	`1e-5 N/(m/s)`
Имя для программного использования	`damping`

Temperature Dependence

Details

Температурный коэффициент сопротивления.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите флажок у параметра Enable thermal port.

Значение по умолчанию	`0.00393 1/K`
Имя для программного использования	`alpha`

Details

Температура, для которой определены параметры привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите флажок у параметра Enable thermal port.

Значение по умолчанию	`25.0 degC`
Имя для программного использования	`T_measurement`

Thermal Port

# Thermal mass — тепловая масса
J/K | kJ/K

Details

Тепловая масса — это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите флажок у параметра Enable thermal port.

Значение по умолчанию	`100.0 J/K`
Имя для программного использования	`thermal_mass`