Этот пример показывает подробную модель реализации управляемого линейного привода. Привод состоит из двигателя постоянного тока, приводящего в действие червячную передачу, которая в свою очередь управляет ходовым винтом для осуществления линейного движения. Модель включает эффекты квантования датчика Холла-эффекта и реализацию управления в аналоговой электронике. В этой модели существует несколько подсистем вариантов, которые имеют модели на меняющихся уровнях точности.
Модели регулировки скорости и регулирования тока реализованы с использованием чистых блоков Simulink ®. Это позволяет нам легко задать алгоритм управления и идентифицировать требования к реализации аналоговой схемы, которая показана в другом варианте.
Модель цепи привода мотора реализована в абстрактной схеме, которая может симулировать в двух разных режимах симуляции. В среднем режиме напряжение, приложенное к двигателю, изменяется постоянно между максимальными и минимальными значениями в зависимости от напряжений на его входных контактах. В режиме PWM к двигателю прикладывается напряжение PWM, и его коэффициент заполнения зависит от напряжения, приложенного к его входным контактам. Схема мотора также реализована с помощью полупроводниковых устройств. Это позволяет исследовать отдельные события переключения.
Схема, показанная ниже, реализует ПИ-контроллер с фильтром, используя Simscape™ Electrical™ компоненты. Это активируется, когда в Подсистеме управления скоростью и током выбран вариант цепи.
Приведенные ниже блоки являются абстрактной моделью схемы драйвера мотора. Блок Controlled PWM Voltage генерирует сигнал PWM на основе напряжений в портах + ref и -ref. Блок H-Bridge представляет схему H-моста, обычно используемую для привода электродвигателей. Эти блоки могут быть сконфигурированы для запуска в среднем режиме или в режиме PWM.
Ниже графика показов, как скорость двигателя отслеживает вход ссылки. Показаны фактическая скорость вала и скорость, определяемая энкодером вала, что указывает на то, что сигнал, который видит система управления, не является идеальным измерением скорости вала. Показан отклик системы на крутящий момент нарушения порядка через 3 секунды.
Схема, показанная ниже, является H-мостовой схемой, реализованной с использованием компонентов Simscape Electrical. Оно активируется, когда выбран вариант Цепи Подсистемы варианта Драйвера Мотора.
Схема ниже является одной из четырех ветвей H-моста. Полупроводник MOSFET и другие компоненты управляют течением тока через ножку H-моста.
Рисунок ниже показывает одно событие переключения во время симуляции с использованием подробной модели H-моста. Всплеск степени MOSFET обусловлен тем, что в течение короткого периода времени оба MOSFET на одной стороне мотора проводят, создавая короткое замыкание.
