В этом примере показан гибридный исполнительный механизм, состоящий из электродвигателя постоянного тока и ходового винта, последовательно соединенных с пьезоэлектрическим пакетом. Комбинация двигателя постоянного тока и ходового винта поддерживает большие смещения (десятки миллиметров), но динамически медленная при отслеживании эталонного x_ref потребности. И наоборот, пьезоэлектрический пакет поддерживает только максимальное смещение + -0,1 мм, но имеет очень быстрый динамический отклик. Сочетание двух технологий привода создает привод большого хода с очень точным позиционированием.
Примером применения является управление наведением антенны при отслеживании спутника - для перемещения между спутниками требуется движение большой амплитуды с постоянными времени, измеренными за несколько секунд, тогда как для отслеживания данного негеостационарного спутника требуется точное управление.
Установка на шаге 0.05 мм показывает производительность системы для точного управления. Начальное движение обеспечивается пьезоэлектрическим стеком, и это затем вымывается, когда угол ротора двигателя постоянного тока перемещается к новой рабочей точке. Установка для входа значения 10 мм показывает производительность системы для входа большего размера.
Эта модель может использоваться для получения частотной характеристики системы. Для линеаризации модели можно использовать команду MATLAB ® linmod. Если у вас есть Simulink ® Control Design™, то хороший способ понять общую производительность привода - построить график Боде. Откройте ee_actuator_dc_piezo модели. На вкладке Приложения (Apps) в разделе Системы управления (Control Systems) щелкните Модель (Model) Линеаризатор (Linearizer). В разделе Линеаризатор модели (Model Linearizer) на вкладке Линейный анализ (Linear Analysis) в разделе Линеаризация (Linearize) щелкните Вид (Bode). Следует отметить, что начальное состояние интегратора текущего контроллера установлено в малое ненулевое число, чтобы избежать линеаризации блока Abs вокруг нуля. Пьезоэлектрический стек можно отключить, чтобы создать график Боде для двигателя постоянного тока самостоятельно.
На графике ниже показано расширение исполнительного механизма при попытке системы управления отследить опорный вход. Пьезоблок может реагировать намного быстрее, чем двигатель постоянного тока, но имеет ограниченный диапазон. Система управления использует их вместе для отслеживания опорного сигнала.
Испытание с шаговым вводом 10 мм
Испытание с шаговым вводом 0,05 мм
Частотная характеристика полного гибридного привода
Частотная характеристика только двигателя постоянного тока
