Piezo Linear Actuator
Зависимости сила-скорость линейного пьезоэлектрического двигателя бегущей волны
- Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Мехатронный Приводы
Описание
Блок Piezo Linear Actuator представляет характеристики сила-скорость линейного пьезоэлектрического двигателя бегущей волны. Блок представляет зависимость сила-скорость двигателя на уровне, который подходит для моделирования уровня системы. Чтобы симулировать двигатель, блок использует следующие модели:
Модель массы и трения для необработанного двигателя
Двигатель отключен, когда вход физического сигнала v равен нулю. Это соответствует применению нуля RMS в вольтах к двигателю. В этом сценарии блок моделирует двигатель с помощью следующих элементов:
Масса, значение которой является Plunger mass значением параметров.
Трение, характеристики которого вы задаете, используя значения параметров на вкладке Motor-Off Friction.
Блок использует Simscape™ Translational Friction блок, чтобы смоделировать фрикционный компонент. Для получения подробной информации о модели трения смотрите Translational Friction страницы с описанием блока.
Модель резонансной схемы для двигателя с питанием
Когда двигатель активен, Piezo Linear Actuator блок представляет характеристики двигателя с помощью следующей модели эквивалентной схемы.
На предыдущем рисунке:
Источник напряжения переменного тока представляет вход физического сигнала блока частоты f и v величины.
Резистор R обеспечивает основной электрический и механический термин демпфирования.
Индуктор L представляет инерцию вибрации ротора.
Конденсатор C представляет пьезокристаллическую жесткость.
Конденсатор Cp представляет емкость фазы. Это электрическая емкость, сопоставленная с каждой из двух фаз двигателя.
Постоянная силы kf связывает ток RMS i с полученной механической силой.
Квадратичный термин механического демпфирования, , формирует кривую сила-скорость преимущественно на скоростях, близких к максимальным об/мин. - линейная скорость.
Термин представляет инерцию плунжера.
При образцовой инициализации блок вычисляет параметры модели R, L, C, kt и λ, чтобы гарантировать, что установившаяся кривая скорости силы соответствует значениям для следующих определенных 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 номинальной частоты) значений параметров.
Квадратичный термин механического демпфирования создает квадратичную кривую сила-скорость. Пьезоэлектрические кривые сила-скорость двигателей обычно могут быть аппроксимированы более точно с помощью квадратичной функции, чем линейная, потому что градиент сила-скорость становится круче, когда двигатель приближается к максимальной скорости.
Если массовая M плунжера не задана в таблице данных, можно выбрать значение, которое обеспечивает хорошее соответствие времени отклика в кавычке. Время отклика часто определяется как время достижения ротором максимальной скорости при запуске из покоя, при условиях отсутствия нагрузки.
Коэффициент качества, который вы задаете, используя параметр Resonance quality factor, относится к параметрам модели эквивалентной схемы следующим образом:
Этот термин обычно не приводится в таблицах данных. Можно вычислить его значение, сопоставив чувствительность силы с ведущей частотой.
Чтобы изменить направление операции, сделайте вход физического сигнала v отрицательным.
Допущения и ограничения
Когда двигатель питается, модель действительна только между нулем и максимальной скоростью по следующим причинам:
Таблицы данных не предоставляют информацию для операции вне нормальной области значений.
Пьезоэлектрические двигатели не предназначены для работы в тормозных и генерирующих областях с приводом.
Блок ведет себя следующим образом вне допустимой рабочей области:
Ниже нуля скорость, модель поддерживает постоянную силу с нулевым значением скорости. Значение нулевой скорости является Maximum (stall) force значения параметров, если входное напряжение RMS равняется Rated RMS voltage значения параметров, и входной параметр частоты равен Motor natural frequency значения параметров.
Выше максимальной скорости модель производит отрицательную силу, предсказанную эквивалентной моделью схемы, но ограничивает абсолютное значение силы максимальной силой нулевой скорости.
Характеристики сила-скорость наиболее показательны при работе с моделью, близкой к номинальному напряжению и резонансной частоте.