主要内容

RC伺服

基于pwm的无线控制伺服电机角位置跟踪与故障建模

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  • Simscape /电气/机电/有刷电机

  • 伺服块

描述

的RC伺服block代表一个带有变速箱和控制电路的小型直流电机，通常用于四轴飞行器、无线电控制飞机和直升机以及其他机电设备。RC伺服系统在有限的角度范围内提供输出轴的角位置控制。角度需求由应用到端口的PWM信号的脉冲宽度设置。

的RC伺服块建模以下效果:

  • 基于直流电动机方程的转矩-速度特性

  • 基于输入PWM信号脉宽的位置跟踪

  • 内齿轮减速比，包括相关摩擦损失

  • 机械端停止，以防止输出轴被负载驱动超出范围

  • 位置测量误差

  • 断层建模

运动方程与直流电机块，除了电感没有建模。的RC伺服Block利用失速转矩和空载转速确定方程参数，并考虑反驱转矩进行修正。

缺点

的RC伺服Block允许你建模几种类型的错误:

  • 故障关闭-没有电扭矩。

  • 前进失败-正向旋转以击中上端停止。

  • 反向失败-以负方向旋转以击中下端停止。

  • 失败绕组-只有当电机转子与两个剩余的功能绕组之一对齐时，才施加扭矩。

该块可以触发故障事件:

  • 在一个特定的时间

  • 超过电流限制的时间超过特定的时间间隔

您可以单独启用或禁用这些触发机制，如果在模拟中需要多个触发机制，则可以将它们一起使用。当启用多个机制时，第一个触发故障的机制优先。换句话说，组件每次模拟失败不超过一次。

方法，可以选择在发生错误时是否发出断言故障发生时报告参数。断言可以采取警告或错误的形式。默认情况下，块不发出断言。

变量

若要在模拟之前设置块变量的优先级和初始目标值，请使用最初的目标块对话框或属性检查器中的。有关更多信息，请参见设置块变量的优先级和初始目标．

标称值提供了一种方法来指定模型中变量的预期大小。使用基于标称值的系统缩放增加了仿真的鲁棒性。标称价值可以有不同的来源，其中之一就是名义值块对话框或属性检查器中的。有关更多信息，请参见按标称值进行系统缩放．

假设和限制

  • 此块没有可选的热端口。

  • 如果您使用固定步长求解器模拟模型，例如，使用局部求解器，步长必须足够小，以获得所需的输入脉冲宽度的分辨率。MathWorks建议您将此块与变步长求解器一起使用，以实现快速桌面模拟。

港口

保护

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与PWM控制信号相关的电气保存端口。输出轴角度需求由施加到该端口的电压脉冲宽度决定。

与电机正极相关联的电保护端口。

与电机负极相关联的电保护端口。

与转子相关联的机械旋转保存端口。

与定子(机壳)相关联的机械转动保存口。

参数

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电机转矩

最大负载扭矩，RC伺服可以移动而不失速(停止)。

电机空载驱动时，输出轴转60度的时间。

直流电源电压用于测量失速扭矩和60度行程时间。

RC伺服输出轴的角度范围。

对应于最小和最大输出角度的输入脉冲宽度，由转动范围参数。超出此范围的脉冲宽度将被块剪切以保持在此范围内。

控制

当s口和-口之间的电压高于这个电平时，输入脉冲被检测为高。

测量了s和-端口之间的电阻抗。

当要求的输出轴角度和测量的输出轴角度之间的误差下降到角度分辨率以下时，电机断电。这个参数模拟了迟滞现象，通常并入RC伺服控制器，以防止在设定点附近的颤振。

此参数允许您对角度测量误差建模，例如由于电位器角度传感器故障而可能发生的误差。例如，如果您想要建模针对其中一个硬停止提供动力的电机，您可以设置一个合适的角度测量误差来实现这一点。

机械

负载扭矩需要反向驱动电机时，它是无动力的。块使用这个值来确定齿轮摩擦参数。

直流电机轴到RC伺服输出轴的减速比。该参数仅影响转子惯量对输出轴等效惯量值的影响。对空载速度无影响。因此，该值不必是精确的。

直流电机的惯性，加上齿轮反射到转子的惯性(如果齿轮是塑料的，通常很小)。

机械止动装置防止输出轴的旋转超出规定的范围。结束停止角指定的范围必须大于转动范围参数。

机械端座的刚度。

机械止动端阻尼。

缺点

选择是的启用故障建模。属性中的相关参数缺点部分变得可见，以允许您选择报告方法并指定触发机制(时间或行为)。您可以单独启用这些触发机制，也可以一起使用它们。

选择在发生错误时是否发出断言:

  • 没有一个—该块不发出断言。

  • 警告—block发出警告。

  • 错误-模拟因错误而停止。

依赖关系

启用时，使故障参数设置为是的．

选择故障类型:

  • 失败了-无电转矩。

  • 从失败中汲取教训-向正方向旋转，击中上端停止。

  • 失败的反-向负方向旋转以击中下端停止。

  • 失败的绕组-只有当电机转子与两个剩余功能绕组之一对齐时，才施加扭矩。

依赖关系

启用时，使故障参数设置为是的．

选择是的启用基于时间的故障触发。您可以单独启用时间和行为触发机制，也可以同时使用它们。

依赖关系

启用时，使故障参数设置为是的．

设置希望块进入故障状态的模拟时间。

依赖关系

启用时，启用时间故障触发器参数设置为是的．

选择是的启用行为错误触发。您可以单独启用时间和行为触发机制，也可以同时使用它们。

依赖关系

启用时，使故障参数设置为是的．

指定最大允许电流值。如果电流超过此值的时间长于超过最大允许电流失效时间参数值，则块进入故障状态。

依赖关系

启用时，启用行为错误触发器参数设置为是的．

设置电流超过最大允许值而不触发故障的最大时间。

依赖关系

启用时，启用行为错误触发器参数设置为是的．

扩展功能

C/ c++代码生成
使用Simulink®Coder™生成C和c++代码。金宝app

版本历史

在R2017b中引入

另请参阅