Piezo Linear Actuator

Характеристики скорости силы линейного пьезоэлектрического двигателя волны перемещения

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Электромеханический / Мехатронные Приводы

Описание

Блок Piezo Linear Actuator представляет характеристики скорости силы линейного пьезоэлектрического двигателя волны перемещения. Блок представляет отношение скорости силы двигателя на уровне, который подходит для моделирования уровня системы. Чтобы симулировать двигатель, блок использует следующие модели:

Масса и модель трения для неприводимого в действие двигателя

Двигатель не приводится в действие, когда вход v физического сигнала является нулем. Это соответствует применению нулевых вольт RMS к двигателю. В этом сценарии блок моделирует двигатель с помощью следующих элементов:

  • Масса, значение которой является значением параметров Plunger mass.

  • Трение, характеристики которого вы задаете использование значений параметров во вкладке Motor-Off Friction.

    Блок использует блок Simscape™Translational Friction, чтобы смоделировать компонент трения. Для получения дальнейшей информации о модели трения, смотрите страницу с описанием блока Translational Friction.

Резонирующая модель схемы для приводимого в действие двигателя

Когда двигатель активен, блок Piezo Linear Actuator представляет моторные характеристики с помощью следующей модели эквивалентной схемы.

В предыдущей фигуре:

  • Источник напряжения переменного тока представляет вход физического сигнала блока частоты f и величина v.

  • Резистор R обеспечивает основной электрический и механический срок затухания.

  • Индуктор L представляет инерцию вибрации ротора.

  • Конденсатор C представляет piezo кристаллическую жесткость.

  • Конденсаторное CP представляет емкость фазы. Это - электрическая емкость, сопоставленная с каждой из двух моторных фаз.

  • Сила постоянный kf связывает RMS текущий i с получившейся механической силой.

  • Квадратичный срок затухания механического устройства, λx˙2, формирует кривую скорости силы преимущественно на скоростях близко к максимальному об/мин. x˙ линейная скорость.

  • Термин Mx˙ представляет инерцию ныряльщика.

При инициализации модели блок вычисляет параметры модели R, L, C, kt и λ, чтобы гарантировать, что установившаяся кривая скорости силы совпадает со значениями для следующих заданных пользователями параметров:

  • Rated force

  • Rated speed

  • No-load maximum speed

  • Maximum (stall) force

Эти значения параметров заданы для Rated RMS voltage и Motor natural frequency (или расчетная частота) значения параметров.

Квадратичный срок затухания механического устройства производит квадратичную кривую скорости силы. Пьезоэлектрические моторные кривые скорости силы могут обычно аппроксимироваться более точно с помощью квадратичной функции, чем линейная, потому что градиент скорости силы становится более крутым, когда двигатель приближается к максимальной скорости.

Если масса ныряльщика, M не задан на таблице данных, можно выбрать значение, которое предоставляет хорошее соответствие заключенному в кавычки времени отклика. Время отклика часто задается как время для ротора, чтобы достигнуть максимальной скорости при запуске с отдыха при условиях без загрузок.

Добротность, что вы задаете использование параметра Resonance quality factor, относится к параметрам модели эквивалентной схемы можно следующим образом:

Q=1RLC

Этот термин обычно не обеспечивается на таблице данных. Можно вычислить его значение путем соответствия с чувствительностью силы к ведущей частоте.

Чтобы инвертировать моторное направление операции, сделайте вход v физического сигнала отрицательным.

Допущения и ограничения

  • Когда двигатель приводится в действие, модель допустима только между нулевой и максимальной скоростью по следующим причинам:

    • Таблицы данных не предоставляют информацию для операции за пределами нормальной области значений.

    • Пьезоэлектрические двигатели не спроектированы, чтобы действовать в приводимом в действие торможении и генерации областей.

    Блок ведет себя можно следующим образом за пределами допустимой операционной области:

    • Скорость ниже нуля, модель обеспечивает постоянную силу с нулевым значением скорости. Нулевое значение скорости является значением параметров Maximum (stall) force, если входное напряжение RMS равняется значению параметров Rated RMS voltage, и вход частоты равняется значению параметров Motor natural frequency.

    • Выше максимальной скорости модель производит отрицательную силу, предсказанную моделью эквивалентной схемы, но ограничивает абсолютное значение силы к силе максимума нулевой скорости.

  • Характеристики скорости силы являются самыми представительными при работе моделью близко к номинальному напряжению и резонансной частоте.

Порты

Входной параметр

развернуть все

Входной порт физического сигнала сопоставлен с моторной ведущей частотой в Гц.

Физический сигнал ввел порт величины, задающий напряжение предоставления RMS и знак, задающий направление вращения. Если v положительно, затем положительная сила действует от порта C до порта R.

Вывод

развернуть все

Выходной порт физического сигнала, сопоставленный с текущей фазой RMS.

Выходной порт физического сигнала сопоставлен с линейной скоростью ротора.

Сохранение

развернуть все

Порт механической передачи сопоставлен с моторным случаем.

Порт механической передачи сопоставлен с моторным ротором.

Параметры

развернуть все

Электрическая сила

Частота, на которой естественно резонирует пьезоэлектрический кристалл. Для большинства приложений, набор входной сигнал в порте f к этой частоте. Чтобы замедлить двигатель, например, в регулировке скорости с обратной связью, используют частоту немного меньше, чем моторная собственная частота.

Напряжение, при котором двигатель спроектирован, чтобы действовать.

Сила двигатель поставляет при расчетном напряжении RMS.

Частота вращения двигателя, когда электроприводы загрузка в расчетной силе.

Частота вращения двигателя, не управляя никакой загрузкой и приводимый в действие в номинальном напряжении и ведущей частоте.

Сила максимума двигатель поставляет, активно управляя загрузкой и приводимый в действие в номинальном напряжении и частоте.

Примечание

Значение параметров Holding force, сила загрузки, которую двигатель содержит, когда стационарный, может быть больше значения параметров Maximum (stall) force.

Q добротности, который задает, как сила варьируется как функция ведущей частоты. Увеличение результатов добротности в намного более быстром уменьшении в силе как ведущая частота отодвинуто от собственной частоты.

Электрическая емкость сопоставлена с каждой из двух моторных фаз.

Механическое устройство

Масса подвижной части двигателя.

Скорость ротора в начале симуляции.

Двигатель - от трения

Сумма Кулона и статических трений. Это должно быть больше или быть равно значению параметров Coulomb friction force.

Трение, которое противостоит вращению постоянной силой при любой скорости.

Коэффициент пропорциональности между силой трения и относительной скоростью.

Параметр устанавливает содействующее значение, которое используется, чтобы аппроксимировать переход между помехами и трением Кулона. Для получения дальнейшей информации о коэффициенте, cv, смотрите страницу с описанием блока SimscapeTranslational Friction.

Параметр устанавливает малый диапазон около нулевой скорости, в которой сила трения считается линейно пропорциональной относительной скорости. MathWorks рекомендует, чтобы вы использовали значения между 1e-6 и 1e-4 мм/с.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Представленный в R2009a

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте