FEM-Parameterized Linear Actuator

Описание

Блок FEM-Parameterized Linear Actuator реализует модель линейного привода, заданного в терминах магнитного потока. Используйте этот блок, чтобы смоделировать пользовательские соленоиды и линейные двигатели, где магнитный поток зависит и от расстояния и от текущий. Вы параметризовали блок с помощью данных из стороннего магнитного пакета метода конечных элементов (FEM).

Блок имеет две опции для электрического уравнения. Первое, Define in terms of dPhi(i,x)/dx and dPhi(i,x)/di, задает ток в терминах частных производных магнитного потока (Φ) относительно расстояния (x) и текущий (i), уравнения, для которых:

Вторая опция, Define in terms of Phi(i,x), задает напряжение через компонент непосредственно в терминах потока, уравнения, для которого:

Численно, определение электрического уравнения в терминах частных производных потока лучше, потому что обратная эдс является кусочно-непрерывной. Если использование потока непосредственно, использование более прекрасного размера сетки для текущего и положения улучшат результаты, как будет, выбирая кубический или интерполяция сплайна.

В обоих случаях вы имеете опцию или к непосредственно задаете силу как функцию тока и положения, при помощи параметра Force matrix, F(i,x), или имеете блок, автоматически вычисляют матрицу силы.

При вводе электромагнитных данных о силе непосредственно, можно или использовать данные, снабженные конечным элементом магнитный пакет (который вы раньше определяли поток), или вычислите силу от потока следующим уравнением:

Для примера, который показывает, как реализовать этот тип интегрирования в MATLAB^®, смотрите Соленоид, Параметризованный с Данными FEM. Связанный файл ee_solenoid_fem_params.m содержит код, который вычисляет и отображает данные о потоке на графике.

В качестве альтернативы блок может автоматически вычислить матрицу силы от информации о потоке, которую вы предоставляете. Чтобы выбрать эту опцию, установите параметр Calculate force matrix? на Yes. Матричное вычисление силы происходит при инициализации модели на основе текущей информации о потокосцеплении блока. Сила вычисляется путем числовой интеграции скорости изменения потокосцепления относительно положения по току, согласно предыдущему уравнению. Если параметр Electrical model устанавливается на Define in terms of Phi(i,x), затем блок должен сначала оценить значение параметров Flux partial derivative wrt displacement, dPhi(i,x)/dx из данных о потокосцеплении. При выполнении этого блок использует метод интерполяции, заданный параметром Interpolation method. Как правило, Smooth опция является самой точной, но Linear опция является самой устойчивой.

Можно задать Φ и его частные производные для только положительных, или положительных и отрицательных токов. При определении для только положительных токов затем блок принимает что Φ (–i, x), = –Φ (i, x). Поэтому, если текущий вектор положителен только:

Чтобы смоделировать линейный двигатель с повторным шаблоном потока, установите параметр Flux dependence on displacement на Cyclic. При выбирании этой опции сила и поток (или сила и частные производные потока в зависимости от выбранной опции) должны иметь идентичные первые и последние столбцы.

[ 0.104 0.098 0.091 0.085 0.078; 
0.095 0.089 0.084 0.079 0.073; 
0.085 0.081 0.077 0.073 0.069; 
0.076 0.073 0.07 0.067 0.064; 
0.067 0.065 0.063 0.061 0.06; 
0.057 0.057 0.056 0.056 0.055; 
0.048 0.049 0.049 0.05 0.05; 
0.038 0.04 0.042 0.044 0.046; 
0.029 0.032 0.035 0.038 0.041; 
0.02 0.024 0.028 0.033 0.037; 
0.01 0.016 0.021 0.027 0.032 ]

[ 0 0 0 0 0; 
-11.94 -10.57 -9.19 -7.81 -6.43; 
-21.17 -19.92 -18.67 -17.42 -16.16; 
-27.99 -26.87 -25.75 -24.62 -23.5; 
-32.42 -31.43 -30.43 -29.43 -28.44; 
-34.46 -33.59 -32.72 -31.85 -30.98; 
-34.09 -33.35 -32.61 -31.87 -31.12; 
-31.33 -30.72 -30.1 -29.49 -28.87; 
-26.17 -25.68 -25.2 -24.71 -24.22; 
-18.62 -18.26 -17.9 -17.54 -17.18; 
-8.66 -8.43 -8.2 -7.97 -7.73 ]

[ 0 0 0 0 0; 
0.0085 0.0079 0.0075 0.0071 0.0067; 
0.0171 0.016 0.0151 0.0143 0.0137; 
0.0254 0.0239 0.0226 0.0215 0.0206; 
0.033 0.0312 0.0297 0.0283 0.0271; 
0.0396 0.0377 0.036 0.0345 0.0331; 
0.0452 0.0433 0.0415 0.0399 0.0384; 
0.0495 0.0478 0.0461 0.0446 0.0431; 
0.0526 0.0512 0.0498 0.0485 0.0472; 
0.0545 0.0537 0.0528 0.0519 0.0508; 
0.0554 0.0553 0.0551 0.0548 0.0542 ]

[ 0 0 0 0 0; 
-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.3; 
-2.3 -2 -1.7 -1.4 -1.2; 
-4.9 -4.3 -3.7 -3.2 -2.7; 
-8.3 -7.3 -6.4 -5.5 -4.7; 
-12.2 -10.7 -9.4 -8.2 -7.2; 
-16.2 -14.4 -12.7 -11.3 -10; 
-20 -17.9 -15.9 -14.3 -12.9; 
-23.3 -20.9 -18.8 -17.1 -15.7; 
-25.7 -23.1 -21.1 -19.4 -18.2; 
-26.5 -24.1 -22.2 -20.9 -20.1 ]

Примеры модели

Соленоид, параметризованный с данными FEM

Ограниченный соленоид перемещения с пружиной возврата. Когда не приводится в действие, пружина содержит ныряльщика на расстоянии 0.1 мм от полностью энергичного положения. В 0,1 секунды включается соленоид, и смещение переходит к нулю. В 0,06 с прикладывается сила выше, чем сила содержания, и ныряльщик перемещается в ее максимальное перемещение 0.2 мм. Соленоидная сила и характеристики обратной эдс заданы блоком FEM-Parameterized Linear Actuator. Этот блок берет данные в формате, обычно обеспеченном инструментом моделирования магнитного поля конечного элемента. Существует две опции параметризации, та, которая работает непосредственно с данными о потоке и тем, который использует частные производные потока относительно тока и смещения. Последняя опция обычно является лучшим выбором, это дающий более точные результаты для данной плотности точек данных положения и текущих. Однако требуется больше предварительной обработки данных.

Открытая модель