FEM-Parameterized Linear Actuator
Линейный привод задан в терминах магнитного потока
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 параметрируете блок с помощью данных из стороннего магнитного пакета метода конечных элементов (FEM).
Примечание
Чтобы использовать этот блок, чтобы представлять соленоид с воздушным зазором x между случаем C и ныряльщиком R, затем сведенная в таблицу сила должна быть отрицательной, чтобы представлять силу получения по запросу, приносящую R к C.
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, Параметрированный 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:
Первое текущее значение должно быть нулем.
Поток, соответствующий, чтобы обнулить текущий, должен быть нулем.
Частная производная потока относительно смещения должна быть нулем для нулевого тока.
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.
Примечание
Приводимое в движение направление движения этого блока может быть подкачано путем зеркального отражения блока и свопинга R и связей C.
Тепловой порт
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают > > . Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence.
Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты медных потерь сопротивления, которые преобразуют электроэнергию нагреться. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на Temperature Dependence и параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.
Допущения и ограничения
Необходимо предоставить непротиворечивое множество данных о потоке и силы. Нет никакой проверки, которая гарантирует, что матрица силы сопоставима с данными о потоке.
При управлении блоком FEM-Parameterized Linear Actuator через серийный индуктор вы, возможно, должны включать параллельную проводимость в компонент индуктора.
Порты
Сохранение
развернуть все
+
— Положительный терминал
электрический
Электрический порт сохранения сопоставил с приводом положительный терминал.
-
— Отрицательный терминал
электрический
Электрический порт сохранения сопоставил с приводом отрицательный терминал.
C
— Случай
механическое устройство
Порт механической передачи сопоставлен со случаем привода.
R
— Ныряльщик
механическое устройство
Порт механической передачи сопоставлен с ныряльщиком.
H
— Тепловой порт
тепловой
Тепловой порт. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
Параметры
развернуть все
Магнитная сила
Electrical model
— Электрическая параметризация модели
Define in terms of dPhi(i,x)/dx and dPhi(i,x)/di
(значение по умолчанию) | Define in terms of Phi(i,x)
Выберите одну из следующих опций параметризации, на основе базовой электрической модели:
Define in terms of dPhi(i,x)/dx and dPhi(i,x)/di
— Задайте ток через блок в терминах частных производных магнитного потока относительно расстояния и текущий.
Define in terms of Phi(i,x)
— Задайте напряжение через распределительные коробки непосредственно в терминах потока.
Current vector, i
— Текущий вектор
[0, .1, .2, .3, .4, .5, .6, .7, .8, .9, 1]
A
(значение по умолчанию)
Задайте вектор монотонно увеличения текущих значений, соответствующих вашим данным потока силы. Если вы задаете положительные токи только, первым элементом должен быть нуль.
Displacement vector, x
— Вектор смещения
[0, .05, .1, .15, .2]
mm
(значение по умолчанию)
Задайте вектор монотонно увеличения значений смещения, соответствующих вашим данным потока силы.
Flux partial derivative wrt current, dPhi(i,x)/di
— Частная производная потока относительно тока
[.104, .098, .091, .085, .078; .095, .089, .084, .079, .073; .085, .081, .077, .073, .069; .076, .073, .07, .067, .064; .067, .065, .063, .061, .06; .057, .057, .056, .056, .055; .048, .049, .049, .05, .05; .038, .04, .042, .044, .046; .029, .032, .035, .038, .041; .02, .024, .028, .033, .037; .01, .016, .021, .027, .032]
Wb/A
(значение по умолчанию)
Задайте матрицу частных производных потока относительно тока. Значение по умолчанию, в Wb/A:
[ 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 ]
Зависимости
Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Electrical model на Define in terms of dPhi(i,x)/dx and dPhi(i,x)/di
.
Flux partial derivative wrt displacement, dPhi(i,x)/dx
— Частная производная потока относительно смещения
[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]
Wb/m
(значение по умолчанию)
Задайте матрицу частных производных потока относительно смещения. Значение по умолчанию, в Wb/m:
[ 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 ]
Зависимости
Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Electrical model на Define in terms of dPhi(i,x)/dx and dPhi(i,x)/di
.
Flux linkage matrix, Phi(i,x)
— Матрица потокосцепления
[0, 0, 0, 0, 0; .0085, .0079, .0075, .0071, .0067; .0171, .016, .0151, .0143, .0137; .0254, .0239, .0226, .0215, .0206; .033, .0312, .0297, .0283, .0271; .0396, .0377, .036, .0345, .0331; .0452, .0433, .0415, .0399, .0384; .0495, .0478, .0461, .0446, .0431; .0526, .0512, .0498, .0485, .0472; .0545, .0537, .0528, .0519, .0508; .0554, .0553, .0551, .0548, .0542]
Wb
(значение по умолчанию)
Задайте матрицу общего потокосцепления, то есть, времена потока количество поворотов. Значение по умолчанию, в Wb:
[ 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 ]
Зависимости
Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Electrical model на Define in terms of Phi(i,x)
.
Calculate force matrix?
— Электромагнитная спецификация данных о силе
No — specify directly
(значение по умолчанию) | Yes
Задайте способ обеспечить электромагнитные данные о силе:
No — specify directly
— Введите электромагнитные данные о силе непосредственно, при помощи параметра Force matrix, F(i,x). Это - опция по умолчанию.
Да — блок вычисляет силу от информации о потокосцеплении как функция тока и смещения.
Force matrix, F(i,x)
— Матрица силы
[0, 0, 0, 0, 0; -.6, -.5, -.4, -.3, -.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]
N
(значение по умолчанию)
Укажите, что матрица электромагнитной силы применилась к ныряльщику или подвижной части. Значение по умолчанию, в N:
[ 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 ]
Зависимости
Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Calculate force matrix? на No — specify directly
.
Flux dependence on displacement
— Шаблон потока
Unique
(значение по умолчанию) | Cyclic
Задайте шаблон потока:
Unique
— Никакой существующий шаблон потока.
Cyclic
— Выберите эту опцию, чтобы смоделировать линейный двигатель с повторным шаблоном потока. Сила и поток (или сила и частные производные потока, в зависимости от выбранной опции Electrical model) должны иметь идентичные первые и последние столбцы.
Interpolation method
метод интерполяции
Linear
(значение по умолчанию) | Smooth
Выберите один из следующих методов интерполяции для аппроксимации итогового значения, когда исходное значение находится между двумя последовательными узлами решетки:
Linear
— Выберите эту опцию, чтобы получить лучшую производительность.
Smooth
— Выберите эту опцию, чтобы создать непрерывную поверхность с непрерывными производными первого порядка.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах интерполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (2D).
Extrapolation method
ExtrapolationMethod
Linear
(значение по умолчанию) | Nearest
Выберите один из следующих методов экстраполяции для определения выходного значения, когда входное значение найдется вне диапазона, указанного в списке аргументов:
Linear
— Выберите эту опцию, чтобы создать поверхность с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и за пределами с областью интерполяции.
Nearest
— Выберите эту опцию, чтобы произвести экстраполяцию, которая не выше самой высокой или ниже самой низкой точки в области данных.
Для получения дополнительной информации об алгоритмах экстраполяции смотрите страницу с описанием блока PS Lookup Table (2D).
Зависимости
Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Flux dependence on displacement на Unique
.
Winding resistance
— Электрическое извилистое полное сопротивление
14
Ohm
(значение по умолчанию)
Полное сопротивление электрической обмотки.
Механическое устройство
Damping
— Затухание
1
N/(m/s)
(значение по умолчанию)
Линейное затухание. Значение может быть нулем.
Plunger mass
— Масса подвижной части
0.05
kg
(значение по умолчанию)
Масса подвижной части, которая соответствует механическому поступательному порту R. Значение может быть нулем.
Minimum stroke
— Минимальный диапазон
0
mm
(значение по умолчанию)
Диапазон, в котором применяется более низкая механическая остановка конца. Значением может быть -Inf
.
Maximum stroke
— Максимальный диапазон
0.2
mm
(значение по умолчанию)
Диапазон, в котором применяется верхняя механическая остановка конца. Значением может быть Inf
.
Initial plunger position
— Начальное положение ныряльщика
0
mm
(значение по умолчанию)
Должность ныряльщика в начале симуляции.
Initial plunger velocity
— Начальная скорость ныряльщика
0
mm/s
(значение по умолчанию)
Скорость ныряльщика в начале симуляции.
Contact stiffness
— Упругость контакта
1e8
N/m
(значение по умолчанию)
Упругость контакта между ныряльщиком и остановками конца.
Contact damping
— Свяжитесь с затуханием
1e4
N/(m/s)
(значение по умолчанию)
Свяжитесь с затуханием между остановками конца и ныряльщиком.
Температурная зависимость
Эта вкладка появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
Resistance temperature coefficient
— Коэффициент температуры сопротивления
3.93e-3
1/K
(значение по умолчанию)
Коэффициент температуры сопротивления.
Measurement temperature
— Температура измерения
25
degC
(значение по умолчанию)
Температура, для которой заданы параметры привода.
Тепловой порт
Эта вкладка появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.
Thermal mass
— Количество тепла
100
J/K
(значение по умолчанию)
Количество тепла является энергией, требуемой повысить температуру одной степенью.
Initial temperature
— Начальная температура
25
degC
(значение по умолчанию)
Температура теплового порта в начале симуляции.
Примеры модели
Соленоид, параметрированный 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.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.
Введен в R2010a