史蒂夫•米勒,MathWorks
Simscape™用于建模直流电机。该模型是通过组装Simscape组件的物理网络创建的,包括电阻、轴惯性和摩擦。仿真结果在Simscape results Explorer中进行评估。模型中使用的物理连接使其易于理解、修改和维护,并使快速构建跨多个物理域的模型成为可能。
录音时间:2016年5月25日
在本演示中,我们将看到如何使用Simscape对直流电机进行建模。我们希望建模的系统如下所示——一个直流电机有两个电气连接和两个机械连接,其中一个连接可以沿轴平移。
我们希望用电气和机械效应来模拟这个系统。我们将使用Simscape对其建模。我们构建的模型如下所示。当我们运行这个模拟程序时,我们会看到马达在对抗弹簧时的反应。
我们将使用MATLAB命令ssc_new来打开一个新的Simulink模型。金宝app使用命令ssc_new打开一个带有Simscape模型推荐设置的Simul金宝appink模型。它还添加了Simscape中常用的一些块。
要模拟我们的直流电机,我们首先需要的是直流电压源。我将在图表中单击并键入“直流电压源”,然后从列表中选择组件。我把电压设为5伏。
接下来我们需要的是一个电阻器。我将单击并拖动以创建电气连接,然后键入“电阻器”,然后选择电阻器组件。
然后我们需要一个能在电能和机械能之间转换的块。我将输入“电”,然后选择旋转机电转换器。然后把它连接到电阻上。
我们的电路还需要一个电感器,它将连接到转换器的另一侧。我们还需要一个接地块。所以我将输入“电气参考”并连接到这里。
Simscape使用的解算器技术超出了普通Simulink中可用的技术。要访问其中一些设置,我们将连接解算器配置块。金宝app
接下来我们要做的是模型的机械部分。这两个端口代表电机的机械连接。我们将把电机外壳连接到空间中固定的点上。我们将插入一个机械旋转参考块。
此连接表示轴。我将单击并拖动以创建机械连接,然后插入惯性以表示轴的惯性。
我们想对电机轴承中的粘性摩擦进行建模。我将右键单击并拖动以创建分支,然后插入阻尼块。我们将把减震器连接到电动机的外壳上。
我们要把轴的转动运动转化为平移运动。我们用一个轮子和轴承座来做。
我们要使马达逆着弹簧运动。我们插入一个弹簧。弹簧会连接到空间中一个固定的点。
这样,我们的模型就完成了。我们可以运行模拟。我将右键单击块并选择Simscape, View Simulation Data, Simlog。
这里我们可以看到Simscape结果资源管理器。我们可以通过这个树浏览器来探索我们的模拟结果。在这里,我可以看到轴的速度,因为它稳定到0弧度每秒。
我可以观察电的量,比如通过电阻的电流。通过选择平移弹簧中的x变量,我们可以看到弹簧被压缩了多少。我们可以看到它被压缩到0.01米,或1厘米。
我可以通过重置弹簧的刚度来增加电机轴移动的距离。这里,我可以把它变成一个新的数值,或者我可以分配一个MATLAB变量。我也可以调整单位。我可以将这个参数配置为运行时参数,这意味着我可以在不重新生成C代码的情况下更改这个值。
我将重新运行模拟,重新加载模拟结果,我们将看到这个弹簧现在压缩了2厘米——同样,因为我们已经将弹簧的刚度减半了。
如果我想在Simulink范围上查看这个模拟的结果,我可以使用传感器块。金宝app我将右键单击并添加一个运动传感器。我们要测量轴相对于外壳的运动。
传感器块产生一个物理信号。这个物理信号可以用来实现联立物理方程。我们需要将这个物理信号转换为Simulink信号,以便在示波器上查看它。金宝app
在该转换中,我们将指定单位。因此,我们将为其指定度数单位。现在,当我们运行模拟时,我们可以看到轴在Simulink范围内旋转了多少。我们可以看到它稳定在22度和1/2度左右。金宝app
在这个演示中,我们已经看到了如何使用Simscape的基础库组件对DC电机进行建模,并在SimSCAPE结果Explorer中对结果进行分析。
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