主要内容

直流电动机的性能评估

此示例演示如何模拟跨越电气和机械领域的系统。您将学习如何使用Simscape建模物理组件™ 块,将它们连接到真实模型中,使用Simulink万博1manbetx®然后模拟和修改一个电机模型。

该模型基于Faulhaber系列0615直流微电机。该模型使用1.5V电机的等效电路参数来验证制造商引用的空载转速、空载电流和失速转矩。通过添加必要的机械负载模型,可以使用该模型评估给定应用程序中的电机性能。

探索模式

  1. 以开永磁直流电动机为例模型,类型直流电动机在MATLAB®命令窗口。

    主要模型

    该模型包含一个带有两个电气和两个机械旋转端口的直流电机子系统。

    为了提高方框图的可读性,每个Simscape域对连接线使用不同的默认颜色和线样式。例如,在此框图中,电路由连接线的深蓝色表示,而机械旋转端口之间的连接线为浅绿色。物理信号线是棕色的。

    电机的电端口连接到电路,电路由一个电子参考块,表示电气接地和1.5 V直流电压源。

    在机械方面机械旋转基准块表示其他元素的参考点。

    电机负载由一个名为负载转矩的块表示,它是理想转矩源块在一侧,它连接到一个机械旋转基准并在电机轴的另一侧。负载转矩由步进输入子系统指定,通过物理信号连接到负载转矩模块的控制端口S。

    阶跃输入子系统包含一个常规的Simulink阶跃源,它提供控制信号。万博1manbetx一个万博1manbetxSimulink-PS转换器块将控制信号转换为物理信号,并将其应用于负载转矩块的控制端口连接端口街区S。

    该图表还包含一个解算器配置块,这在任何Simscape模型中都是必需的。它包含与Simscape模拟的数值算法相关的参数。

  2. 双击直流电机子系统打开它。

    直流电机子系统

    电机由电路和机械旋转电路组成,通过旋转式机电转换器块电路由一个电路组成电阻块和一个感应器块它包含两个电气端口,对应于电机的V+和V-电气端子。机械回路包含一个旋转摩擦块,一个惯性和两个机械旋转端口,C和R,分别对应电机壳体和转子。注意C和R端口旋转摩擦块和旋转式机电转换器block连接电机的C、R端口,保持物理网络中变量的正确方向。

运行模型

  1. 双击电机转速范围将其打开。在模拟过程中,此窗口显示轴速度随时间的变化。

  2. 点击开始模拟。Simscape解算器评估模型,计算初始条件,并运行模拟。此过程可能需要几秒钟。“模型”窗口左下角的消息提供状态。

  3. 在“马达转速范围”窗口中检查模拟结果。

    在最初的0.1秒内,电机没有外部负载,并且速度增加到空载值。然后在0.1秒时,失速扭矩作为负载施加到电机轴上。放大电机转速范围显示,该模型与制造商的空载转速和失速扭矩参数相匹配。

  4. 示例模型还显示了如何使用MATLAB代码分析仿真结果。要绘制电流和负载扭矩,请单击情节模型注释中的超链接。图中所示的电流与空载电流的制造商参数相匹配。

改变电源电压

降低电源电压到1.25伏特(模拟电池运行),并改变负载扭矩,以找到在降低电压下的最大扭矩。

  1. 双击直流电压源块。集恒压1.25 V

  2. 运行模拟。注意电压降低对空载速度的影响。

  3. 尝试改变负载扭矩,以找到电压降低时的最大扭矩。打开Step输入子系统并双击源块。为输入信号输入不同的最终值,然后重新运行模拟。

    的仿真结果终值着手-0.2 e - 3,对应于(1.25/1.5) * 0.24极小值,如直流电动机的转矩-速度曲线的大小与电压成正比。

改变电机负载

将扭矩源替换为简单的机械负载,例如,风扇,其扭矩定义为α*速度^ 2,在那里阿尔法1平台以及纳米/(拉德/秒)^2。

  1. 从模型中删除步骤输入子系统。

  2. Simscape块库,打开基础图书馆>机动的>机械传感器

  3. 拖动理想旋转运动传感器块到模型窗口。

  4. 打开基础图书馆>物理信号>功能

  5. 拖动PS产品块和PS增益块到模型窗口。

  6. 如下图所示连接块。要旋转块,选择它并按下Ctrl + R

  7. 双击PS增益块以打开其对话框。在获得参数,输入的值1平台以及.在第二个组合框中,使用单元下拉列表,键入单元表达式N*m/(rad/s)^2并点击好吧

  8. 运行模拟并评估新负载下的电机性能。