Piezo Rotary Actuator
Характеристики крутящего момента и скорости вращающегося пьезоэлектрического двигателя бегущей волны
- Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Мехатронный Приводы
Описание
Блок Piezo Rotary Actuator представляет характеристики крутящий момент-скорость пьезоэлектрического двигателя бегущей волны. Блок представляет отношение крутящий момент и скорость двигателя на уровне, который подходит для моделирования уровня системы. Чтобы симулировать двигатель, блок использует следующие модели:
Модель инерции 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:
Инерция, значение которой является Rotor inertia значением параметров.
Трение, характеристики которого определяются значениями параметров на вкладке Motor-Off Friction.
Блок использует Simscape™ Rotational Friction блок, чтобы смоделировать фрикционный компонент. Для получения подробной информации о модели трения смотрите Rotational Friction страницы с описанием блока.
Модель резонансной схемы для двигателя с питанием
Когда двигатель активен, Piezo Rotary 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 крутящего момента kt связывает ток RMS i с полученным механическим крутящим моментом.
Квадратичный термин механического демпфирования, λωm2, формирует кривую крутящий момент-скорость преимущественно на скоростях, близких к максимальным об/мин. ωm - механическая скорость вращения.
Термин представляет инерцию ротора.
При образцовой инициализации блок вычисляет параметры модели R, L, C, kt и λ, чтобы гарантировать, что установившаяся кривая скорости крутящего момента соответствует значениям следующих определенных пользователями значений параметров:
Rated torque
Rated rotational speed
No-load maximum rotational speed
Maximum torque
Эти значения параметров заданы для Rated RMS voltage и Motor natural frequency (или номинальной частоты) значений параметров.
Квадратичный термин механического демпфирования создает квадратичную кривую скорость-крутящий момент. Кривые крутящий момент-скорость пьезоэлектрических двигателей обычно могут быть аппроксимированы более точно с помощью квадратичной функции, чем линейная, потому что градиент крутящий момент-скорость становится круче, когда двигатель приближается к максимальной скорости.
Если J инерции ротора не задан в таблице данных, можно выбрать значение, которое обеспечивает хорошее соответствие процитированному времени отклика. 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 крутящего момента с частотой приведения.
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 постоянный крутящий момент, который является нулевым значением оборота в минуту. Нулевое значение оборота в минуту является Maximum torque 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 отрицательный крутящий момент, предсказанный моделью эквивалентной схемы, но ограничивает абсолютное значение крутящего момента максимальным крутящим моментом с нулевой скоростью.
Характеристики крутящий момент-скорость наиболее показательны при работе модели, близкой к номинальному напряжению и резонансной частоте.