В этом примере показов, как параметризовать и настроить шаговый двигатель, используя информацию о таблице данных производителя и тестовой обвязки. Модель параметризируется с помощью числовых данных, извлеченных из таблицы данных. Симуляция генерирует характеристики втягивающего момента, которые можно сравнить с предоставленной производителем кривой получения по запросу-в. Чтобы настроить шаговую модель электродвигателя, в примере используется тестовая обвязка, которое изменяет тип привода и параметры нагрузки.
Шаговый двигатель моделируется с помощью блока Stepper Motor из библиотеки Simscape™ Electrical™. Драйвер шагового двигателя моделируется источником тока и фильтром первого порядка. Двигатель помещается в тестовую обвязку. Тестовая обвязка постепенно увеличивает нагрузку до тех пор, пока не произойдет скольжение для каждого тестируемого требования скорости шага. Обнаружение скольжения реализовано в Подсистеме обнаружения скольжения. Подсистема содержит блок Simulink ® assertion, который определяет различие между ожидаемым и фактическим углом ротора.
График показывает характеристики получения по запросу-в, сгенерированные симуляцией тестовой обвязки. Результаты накладываются на кривое получение по запросу-в из таблицы данных производителя. Достижение точного соответствия для характеристик получения по запросу-в может быть сложным, потому что большинство таблиц данных не определяют условия тестирования. Кроме того, некоторые таблицы данных не обеспечивают все числовые значения, необходимые для моделирования шагового двигателя. В этом случае вытягивающая кривая из симуляции используется для определения репрезентативных значений, которые дают приемлемое получение по запросу-в кривой.
В получении по запросу-в шаговый двигатель должен запускаться и останавливаться, не теряя синхронизации. Из-за динамической природы шаговых двигателей производительность крутящего момента очень чувствительна к конфигурации привода шагового двигателя и параметрам нагрузки.
При моделировании или настройке шагового двигателя примите к сведению, что:
Увеличение инерции нагрузки уменьшает крутящий момент получения по запросу-в шагового двигателя при более высоких скоростях шага. Обычно для высокоскоростной операции инерция нагрузки менее чем в три раза превышает инерцию ротора. Общепринятая практика ограничивает инерцию нагрузки менее чем в десять раз больше, чем инерция ротора.
Нагрузки с более высоким демпфирующей составляющей приводят к лучшей эффективности при более низких скоростях шага, потому что демпфирование помогает преодолеть эффекты резонанса шагового двигателя. Аналогично, внутреннее демпфирование ротора мотора может также помочь улучшить эффективность при низких скоростях шага.
Шаговые двигатели с низким сопротивлением обмотки часто приводятся в действие с помощью постоянного токового привода. Чтобы уменьшить время нарастания тока, к двигателю прикладывается более высокое, чем номинальное напряжение. Более высокое напряжение питания приводит к более высокому получению по запросу-в крутящей способности при более высоких скоростях шага.
Получение по запросу-в втягивающего момента, предусмотренная на таблице данных производителя, обычно даётся для конкретного драйвера и строения нагрузки (тип нагрузки, инерция нагрузки и демпфирование нагрузки). Производители, как правило, тестируют шаговые двигатели либо с помощью динамической настройки, либо путем приложения трения к колесу ротора. Метод тестирования редко включается в таблицу данных. Поэтому всегда важно моделировать шаговый двигатель, чтобы сгенерировать кривую в целях валидации параметризации.
График показывает, как втягивающий крутящий момент чувствителен к демпфированию ротора, напряжению привода, инерции нагрузки и типу нагрузки.
Для любого заданного шагового двигателя набор значений параметров модели, который соответствует характеристикам втягивающего момента, обычно не уникален. Чтобы гарантировать, что параметризация является репрезентативной, рекомендуется также сгенерировать и сравнить вытягиваемую кривую с таблицей данных.
