Generic Rotary Actuator

Страница в процессе разработки.

Универсальный поворотный привод, управляемый от источника постоянного напряжения или ШИМ-драйвера

generic rotary actuator

Описание

Блок Generic Rotary Actuator реализует модель универсального поворотного привода, предназначенного для управления от источника постоянного напряжения или ШИМ-драйвера. Определите характеристики крутящего момента-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 крутящего момента. Например, у двигателя постоянного тока потери пропорциональны квадрату тока. Поскольку крутящий момент (или момент силы) пропорционален току, потери также пропорциональны механическому моменту. В большинстве двигателей электрические потери пропорциональны квадрату крутящего момента. Блок Generic Rotary Actuator рассчитывает 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 крутящего момента. Примером может служить шунтирующий двигатель, в котором обмотка возбуждения потребляет постоянный ток независимо от нагрузки. Параметр Torque-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 работать с блоком 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 блок используется в обратном направлении, то укажите данные "крутящий момент-скорость" для работы в прямом направлении:

Положительные крутящие моменты и положительные скорости в двигательном квадранте;
Положительные крутящие моменыты и отрицательные скорости в квадранте генерации против часовой стрелки;
Отрицательный крутящий момент 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 "крутящий момент-скорость" соответствуют только номинальному напряжению, поэтому блок выдает точные результаты только при плюс-минус номинальном напряжении.
В этом блоке необходимо предоставить данные о крутящем моменте для всего диапазона, в котором используется привод. Чтобы использовать привод в области генерации и торможения, предоставьте дополнительные данные за пределами области нормального движения.
Поведение модели чувствительно к данным о крутящем моменте-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 Rotary 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 Rotary 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 — ротор
вращательная механика

Details

Механический ненаправленный порт, связанный с ротором.

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 Torque

# Speed values — вектор значений скорости
rpm | deg/s | rad/s

Details

Вектор значений скорости для построения интерполяционной таблицы соответствия значений крутящего момента и скорости.

Значение по умолчанию	`[-1500.0, -1000.0, -500.0, 0.0, 500.0, 1000.0, 1500.0, 2000.0, 2500.0, 3000.0] rpm`
Имя для программного использования	`angular_velocity_vector`

# Torque values — вектор значений крутящего момента
N*m | mN*m | lbt*ft

Details

Вектор значений крутящего момента для построения интерполяционной таблицы соответствия значений крутящего момента и скорости.

Значение по умолчанию	`[0.04, 0.035, 0.03, 0.025, 0.02, 0.015, 0.01, 0.005, 0.0, -0.005] N*m`
Имя для программного использования	`torque_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 электрических потерь, зависящих от крутящего момента.

Значение по умолчанию	`80.0`
Имя для программного использования	`efficiency`

# Speed at which efficiency is measured — скорость, на которой измеряется КПД
rpm | deg/s | rad/s

Details

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

Значение по умолчанию	`2000.0 rpm`
Имя для программного использования	`angular_velocity_reference_for_efficiency`

# Torque-independent electrical losses — фиксированные электрические потери
W | GW | MW | kW | mW | uW | HP_DIN

Details

Фиксированные электрические потери, связанные с приводом, когда крутящий момент равен нулю.

Значение по умолчанию	`0.1 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 мощности и компенсации электрических потерь. Если приложенное напряжение превышает номинальное, результирующий крутящий момент увеличивается пропорционально. Однако подача напряжения, отличного от номинального, может дать нерепрезентативные результаты.

Если установите параметр Simulation mode в значение Averaged, то крутящий момент, возникающий в ответ на приложенное напряжение будет равен:

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

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

Mechanical

Details

Сопротивление ротора изменению движения двигателя. Значение может быть нулевым.

Значение по умолчанию	`0.0001 kg*m^2`
Имя для программного использования	`J`

# Rotor damping — демпфирование ротора
N*m/(rad/s) | ft*lbf/(rad/s)

Details

Демпфирование ротора. Значение может быть нулевым.

Значение по умолчанию	`1e-8 N*m/(rad/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`