直流电机模型
在本例中,您建模一个直流电机驱动的恒定输入信号近似脉冲宽度调制信号,并查看电机输出的电流和旋转运动。
要查看您在此示例中创建的模型的完整版本,请打开控制直流电机的例子。
选择块来表示系统组件
选择块来表示输入信号,直流电机和电机输出显示。
下表描述了代表系统组件的块的作用。
块 |
描述 |
---|---|
解算器配置 | 定义应用于所有物理建模块的求解器设置 |
PS-Simulink转换器 | 将输入的物理信号转换为Simulink®信号 |
控制PWM电压 | 产生近似于脉宽调制电机输入信号的信号 |
h桥 | 驱动直流电机 |
直流电机 | 把输入的电能转换成机械运动 |
电流传感器 | 将驱动电机的电流转换成与电流成比例的可测量物理信号 |
直流电压源 | 产生直流电压 |
电子参考 | 提供电气接地 |
机械旋转参考 | 提供机械基础 |
理想旋转运动传感器 | 将电机的旋转运动转换为与运动成比例的可测量物理信号 |
范围 | 显示电机电流和旋转运动 |
构建模型
创建一个新模型。
在这个表中添加块。的库路径列指定每个块的层次路径。
块
图书馆
数量
解算器配置 Simscape>公用事业公司
1
PS-Simulink转换器 Simscape>公用事业公司
2
控制PWM电压 Simscape>电>集成电路
1
h桥 Simscape>电>半导体和转换器>转换器
1
直流电机 Simscape>电>机电>刷电机
1
电流传感器 Simscape>基础库>电>电传感器
1
直流电压源 Simscape>基础库>电>电力来源
1
电子参考 Simscape>基础库>电>电子的元素
1
机械旋转参考 Simscape>基础库>机械>旋转元素
1
理想旋转运动传感器 Simscape>基础库>机械>机械传感器
1
范围 动态仿真模块>常用的块
2
如图所示,重命名并连接这些块。
现在可以指定块参数了。
指定模型参数
指定这些参数来表示系统组件的行为:
模型设置参数
这些块指定了不特定于特定块的模型信息:
解算器配置
电子参考
机械旋转参考
与Simscape模型一样,您必须在每个拓扑上不同的物理网络中包含一个Solver Configuration块。本例只有一个物理网络,因此使用一个带有默认参数值的Solver Configuration块。
您必须在每个模块中包含一个电气参考模块Simscape电气™网络。必须在包含机电模块的每个网络中包含一个机械转动参考模块。这些块没有任何参数。
有关使用引用块的更多信息,请参见接地规则.
电机输入信号参数
您可以使用这些块生成电机输入信号:
直流电压源块(PWM参考电压)产生恒定信号。
控制PWM电压块产生一个脉宽调制信号。
h桥驱动电机。
在本例中,除PWM端口外,H-Bridge模块的所有输入端口都已接地。因此,h桥块的行为如下:
当电机接通时,h桥座将电机端子连接到电源。
当电机关闭时,h桥块作为一个自由二极管来维持电机电流。
在这个例子中,你用恒定电流模拟电机,其值是PWM信号的平均值。通过使用这种类型的信号,你建立了一个快速的模拟,估计电机的行为。
在“直流电压源”块中设置恒压参数
2.5
V
.设置受控PWM电压块的参数:
脉宽调制频率- - - - - -
4000
赫兹
模拟模式- - - - - -
平均
这个值告诉块生成一个输出信号,其值是PWM信号的平均值。用平均信号模拟电机,估计电机在PWM信号存在时的行为。要验证这个近似,使用的值
脉宽调制
为这个参数。
在h桥模块中,设置模拟模式参数
平均
.这个值告诉块生成一个输出信号,其值是PWM信号的平均值。用平均信号模拟电机,估计电机在PWM信号存在时的行为。要验证这个近似,使用的值
脉宽调制
为这个参数。
请注意
受控PWM电压和h桥模块的仿真模式必须相同。
电机参数
配置建模电机的块。
设置直流电机块的参数,在适用的地方保持单位设置为默认值:
电机转矩部分:
模型参数化- - - - - -
按额定负荷和速度
电枢电感- - - - - -
0.01
H
空转速度- - - - - -
4000
rpm
额定速度(额定负载时)- - - - - -
2500
rpm
额定负荷(机械功率)- - - - - -
10
W
额定直流电源电压- - - - - -
12
V
机械部分:
转子惯性- - - - - -
0.0002
公斤* m ^ 2
转子阻尼- - - - - -
0.5 e-5
N * m / (rad / s)
当前显示参数
指定创建电机电流显示的块的参数:
电流传感器块
PS-Simulink Converter1块
当前的范围
在这三个块中,只有PS-Simulink Converter1块具有参数。设置PS-Simulink Converter1块输出信号单元参数一个
表示输入信号的单位为安培。
扭矩显示参数
指定创建电机转矩显示的块的参数:
理想旋转运动传感器块
PS-Simulink转换器块
RPM范围
三个街区中,只有PS-Simulink转换器块具有您需要为本例配置的参数。设置PS-Simulink转换器块输出信号单元参数rpm
表示块输入信号的单位为每分钟转数。
请注意
您必须输入此参数值。下拉列表中不可用。
配置求解器参数
配置求解器参数以使用连续时间求解器。Simscape电模型只与连续时间求解器运行时,您清除当地的解算器参数的解算器配置块。使用“配置参数”对话框更改仿真结束时间,收紧相对公差以获得更精确的仿真,并取消对Simulink保存的仿真数据点数量的限制。
在模型窗口中,选择建模>模型设置打开“配置参数”对话框。
在左侧窗格中,单击解算器:
集停止时间来
10
.集解算器来
ode15s(硬/ NDF)
.集马克斯步长来
1
.集相对宽容来
1 e - 3
.
点击好吧.
有关配置求解器参数的详细信息,请参见模拟电子、机电或电力系统.
运行模拟并分析结果
运行模拟并绘制结果。在模型窗口中,选择模拟>运行.
要查看电机电流和转矩,双击Scope块。您可以在运行模拟之前或之后执行此操作。
请注意
默认情况下,范围显示在屏幕上堆叠在一起,因此您只能看到其中一个。单击并拖动窗口以重新定位它们。
这张图显示的是电机电流。
此图显示电机转速。
如预期的那样,当施加直流电压为2.5 V时,电机以2000 rpm左右的转速运行。