Piezo Linear Actuator
Зависимости сила-скорость линейного пьезоэлектрического двигателя бегущей волны
- Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Мехатронные Приводы
Описание
Блок Piezo Linear Actuator представляет характеристики скорости силы линейного пьезоэлектрического двигателя волны перемещения. Блок представляет отношение скорости силы двигателя на уровне, который подходит для моделирования уровня системы. Чтобы симулировать двигатель, блок использует следующие модели:
Масса и модель трения для неприводимого в действие двигателя
Двигатель не приводится в действие, когда вход v физического сигнала является нулем. Это соответствует применению нулевых вольт RMS к двигателю. В этом сценарии блок моделирует двигатель с помощью следующих элементов:
Масса, значение которой является значением параметров Plunger mass.
Трение, характеристики которого вы задаете использование значений параметров во вкладке Motor-Off Friction.
Блок использует блок Simscape™Translational Friction, чтобы смоделировать компонент трения. Для получения дальнейшей информации о модели трения, смотрите страницу с описанием блока Translational Friction.
Резонирующая модель схемы для приводимого в действие двигателя
Когда двигатель активен, блок Piezo Linear Actuator представляет моторные характеристики с помощью следующей модели эквивалентной схемы.
На предыдущем рисунке:
Источник напряжения переменного тока представляет вход физического сигнала блока частоты f и величина v.
Резистор R обеспечивает основной электрический и механический термин затухания.
Индуктор L представляет инерцию вибрации ротора.
Конденсатор C представляет piezo кристаллическую жесткость.
Конденсаторное CP представляет емкость фазы. Это - электрическая емкость, сопоставленная с каждой из двух моторных фаз.
Сила постоянный kf связывает RMS текущий i с получившейся механической силой.
Квадратичный термин затухания механического устройства, , формирует кривую скорости силы преимущественно на скоростях близко к максимальному об/мин. линейная скорость.
Термин представляет инерцию ныряльщика.
При инициализации модели блок вычисляет параметры модели R, L, C, kt и λ, чтобы гарантировать, что установившаяся кривая скорости силы совпадает со значениями для следующих заданных 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 расчетная частота) значения параметров.
Квадратичный термин затухания механического устройства производит квадратичную кривую скорости силы. Пьезоэлектрические моторные кривые скорости силы могут обычно аппроксимироваться более точно с помощью квадратичной функции, чем линейная, потому что градиент скорости силы становится более крутым, когда двигатель приближается к максимальной скорости.
Если масса ныряльщика, M не задан в таблице данных, можно выбрать значение, которое предоставляет хорошее соответствие заключенному в кавычки времени отклика. Время отклика часто задается как время для ротора, чтобы достигнуть максимальной скорости при запуске с отдыха при условиях без загрузок.
Добротность, что вы задаете использование параметра Resonance quality factor, относится к параметрам модели эквивалентной схемы можно следующим образом:
Этот термин обычно не обеспечивается в таблице данных. Можно вычислить его значение путем соответствия с чувствительностью силы к ведущей частоте.
Чтобы инвертировать моторное направление операции, сделайте вход v физического сигнала отрицательным.
Допущения и ограничения
Когда двигатель приводится в действие, модель допустима только между нулевой и максимальной скоростью по следующим причинам:
Таблицы данных не предоставляют информацию для операции за пределами нормальной области значений.
Пьезоэлектрические двигатели не спроектированы, чтобы действовать в приводимом в действие торможении и генерации областей.
Блок ведет себя можно следующим образом за пределами допустимой операционной области:
Скорость ниже нуля, модель обеспечивает постоянную силу с нулевым значением скорости. Нулевое значение скорости является значением параметров Maximum (stall) force, если входное напряжение RMS равняется значению параметров Rated RMS voltage, и вход частоты равняется значению параметров Motor natural frequency.
Выше максимальной скорости модель производит отрицательную силу, предсказанную моделью эквивалентной схемы, но ограничивает абсолютное значение силы к силе максимума нулевой скорости.
Характеристики скорости силы являются самыми представительными при работе моделью близко к номинальному напряжению и резонансной частоте.