В этом примере показана подробная модель реализации управляемого линейного привода. Исполнительный механизм состоит из электродвигателя постоянного тока, приводящего в движение червячную передачу, которая, в свою очередь, приводит в движение ходовой винт для осуществления линейного движения. Модель включает в себя эффекты квантования датчика Холла и реализацию управления в аналоговой электронике. В этой модели существует несколько различных подсистем, которые имеют модели с различными уровнями точности.
Модели управления скоростью и текущего контроля реализованы с использованием чистых блоков Simulink ®. Это позволяет легко определить алгоритм управления и определить требования к реализации аналоговой схемы, что показано в другом варианте.
Модель схемы привода двигателя реализована в абстрактной схеме, которая может моделировать в двух различных режимах моделирования. В среднем режиме напряжение, приложенное к двигателю, непрерывно изменяется между максимальным и минимальным значениями в зависимости от напряжений на его входных контактах. В режиме ШИМ на двигатель подается напряжение ШИМ, и его рабочий цикл зависит от напряжения, подаваемого на его входные контакты. Схема двигателя также реализована с использованием полупроводниковых приборов. Это позволяет исследовать отдельные события переключения.
Схема, показанная ниже, реализует PI-контроллер с фильтром, использующим компоненты Simscape™ Electrical™. Эта функция активируется при выборе варианта «Circuit» в подсистеме управления скоростью и током.
Блоки ниже представляют собой абстрактную модель схемы привода двигателя. Блок управляемого напряжения ШИМ генерирует сигнал ШИМ на основе напряжений на его портах + ref и -ref. Блок Н-моста представляет схему Н-моста, обычно используемую для приведения в действие электродвигателей. Эти блоки могут быть сконфигурированы для работы в среднем режиме или режиме ШИМ.
На графике ниже показано, как скорость двигателя отслеживает опорный вход. Показана фактическая скорость вала и скорость, определенная кодером вала, что указывает на то, что сигнал, который система управления видит, не является идеальным измерением скорости вала. Показана реакция системы на возмущающий крутящий момент через 3 секунды.
Схема, показанная ниже, представляет собой схему H-моста, реализованную с использованием компонентов Simscape Electrical. Она активируется при выборе варианта «Circuit» (Цепь) для подсистемы варианта «Motor Driver» (Привод двигателя).
Схема ниже является одной из четырех ветвей H-моста. МОП-транзистор и другие компоненты управляют протеканием тока через ветвь Н-моста.
На графике ниже показано одиночное событие переключения во время моделирования с использованием подробной модели H-моста. Всплеск мощности МОП-транзистора обусловлен тем, что в течение короткого промежутка времени оба МОП-транзистора на одной стороне мотора проводят, создавая короткое замыкание.
