主要内容

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。

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

  1. 创建一个新模型。

  2. 在这个表中添加块。的库路径列指定每个块的层次路径。

    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>>集成电路

    1

    h桥

    Simscape>>半导体和转换器>转换器

    1

    直流电机

    Simscape>>机电>刷电机

    1

    电流传感器

    Simscape>基础库>>电传感器

    1

    直流电压源

    Simscape>基础库>>电力来源

    1

    电子参考

    Simscape>基础库>>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

    请注意

    您可以使用Simscape™函数ssc_new域类型创建一个包含以下块的Simscape模型:

    • Simulink-PS转换器

    • PS-Simulink转换器

    • 范围

    • 解算器配置

    • 电子参考

  3. 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。

  1. 在“直流电压源”块中设置恒压参数2.5V

  2. 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。

  3. 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- - - - - -0.01H

    • 空转速度- - - - - -4000rpm

    • 额定速度(额定负载时)- - - - - -2500rpm

    • 额定负荷(机械功率)- - - - - -10W

    • 额定直流电源电压- - - - - -12V

  • 机械部分:

    • 转子惯性- - - - - -0.0002公斤* m ^ 2

    • 转子阻尼- - - - - -0.5 e-5N * 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

  • PS-Simulink Converter1

  • 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

  • PS-Simulink转换器

  • 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。

  1. 在模型窗口中,选择建模>模型设置打开“配置参数”对话框。

  2. 在左侧窗格中,单击解算器

    • 停止时间10

    • 解算器ode15s(硬/ NDF)

    • 马克斯步长1

    • 相对宽容1 e - 3

  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。

另请参阅

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