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基于Simulink的复杂机电系统虚拟调试

复杂机电一体化系统的一个很好的例子是起重机的应用。现代起重机不仅包括力学和液压,而且越来越多地包括电力电子、控制和软件。为了处理这种增加的复杂性,并能够在物理机器可用之前测试和验证设计,虚拟调试已经成为某些行业领域的实际标准。虚拟调试是指在计算机中创建一个虚拟的机器模型,即所谓的虚拟调试数字双,您可以在构建物理原型机之前模拟和验证完整的设计。您也可以使用它来执行分析的机器,即使在产品在现场。

MATLAB®和仿真软件®是一个完整的仿真平台,允许您建模和模拟整个机器,包括力学、液压、电子、控制和软件。这允许您在开发周期的早期阶段验证功能机器需求,从而缩短开发周期并减少昂贵的原型测试。

除了建模和仿真,您还可以重用您的机器模型,使用C/ c++或IEC 61131-3 ST/LD代码生成技术在PLC、PAC或工业PC上部署。这是一种在实际控制器硬件上快速测试控制系统模型的有效方法。您还可以为物理机器模型生成代码,以便在实时硬件在环(HIL)模拟器上运行它,从而有效地测试您的生产控制器。

第1部分:起重机应用的运动学分析模拟起重机占空比的起重机力学建模。通过评估机器在运行条件下的力和力矩,早期识别功能需求的可行性。

第2部分:起重机应用的动力学分析在起重机模型中加入闭环控制设计,并进行自动PID整定。此外,还增加了执行机构,用于评估塔式起重机的动态性能和验证整个起重机系统的性能。

第三部分:起重机应用安全控制逻辑设计增加监测控制(安全逻辑),用于检测和反应起重机故障。说明了在机器中注入和研究硬件故障的虚拟模型的好处。

第四部分:控制系统和起重机模型的代码生成从控制器模型到实控制器硬件(PLC/PAC)的生产代码生成(C/ c++或IEC 61131-3 - ST)。同时,利用真实的I/O在PC硬件上对起重机模型进行实时仿真。

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