dr inż. Michał Michna

Transkrypt

1 dr inż. Michł Michn

2 system obiekt lub zespół ukłdów które są bdne eksperyment doświdczenie nukowe przeprowdzone w kontrolownych wrunkch w celu zbdni jkiegoś zjwisk model zstępstwo dl rzeczywistego systemu, który obejmuje eksperyment

3 symulcj eksperyment przeprowdzony n modelu, modelownie kt tworzeni modelu symultor progrm komputerowy do przeprowdzni symulcji

4 Przepływ energii pomiędzy dwom modelmi elementów SE, niezleżnie od ich ntury izycznej, opisują dwie wielkości: zmienne przepływu (through, low)orz zmienne spdku potencjłu (cross, potencil) Model A p Zmienn przepływu p Model B Zmienn spdku, zmienn biegunow m m

5 Through vrible Across vrible Electricl current (i) voltge (v) Rottionl torque (tq_nm) ngulr velocity (w_rdps) Mechnicl orce (rc_n) trnsltionl position (pos_m) Mgnetic lux () mgneto-motive orce (mm) Fluid low rte (q_m3ps) pressure (p_npm2) Therml het low rte (p) temperture (tc) Light luminous lux illuminnce

6

7 MAST is ully unctionl Mixed-signl Hrdwre Description Lnguge (MSHDL) The simultor ccepts n ASCII ile The model development procedure is s ollows: Write your model in MAST nd put ile in your working directory. Existing models cn be included with the equtions o new model Models will only run in SABER

8 templte heder unit nd pin_type deinitions heder declrtions # Beginning o the templte { # locl declrtions prmeters { # przepisnie wrtości prmetrów } netlist sttements when { # stte ssignments } vlues { # vlue ssignments } Input/Output Prmetry loklne Sekcj cyrow STATE=(stte,vl,vr,number) Sekcj cyrowo/nlogow VAL=(stte,vl,vr,number) control_section { # simultor-depended ssignments } sterownie symultorem } equtions { # vlue ssignments } Sekcj nlogow Through vrible=(vl,vr,number)

9 templte resistor p m = res electricl p,m # zciski rezystor: plus i minus number res=1 #[Ohm] rezystncj { equtions{ i(p->m) += (v(p)-v(m))/res } }

10 templte resistor p m = res electricl p,m # zciski rezystor: plus i minus number res=1 #[Ohm] rezystncj { brnch vr = v(p,m) brnch ir = i(p->m) equtions{ vr = res * ir } }

11

12

13

14

15

16 1 templte resistor p m = res, ind 2 electricl p,m # zciski dwójnik 3 number res = 1 #[Ohm] rezystncj 4 number ind = 1m #[H] indukcyjnosc 5 { 6 vl p power 7 brnch vr=v(p,m) 8 brnch ir=i(p->m) 9 vlues { 10 power = vr * ir 11 } 12 equtions { 13 vr = res*ir + d_by_dt(ind*ir) 14 } 15 }

17 1 templte resistor p m = res, ind, cp 2 electricl p,m # zciski dwójnik 3 number res = 1 #[Ohm] rezystncj 4 number ind = 1m #[H] indukcyjnosc 5 number cp = 10n #[F] pojemnosc 6 { 7 vl p power 8 vr v vc 9 10 brnch vr=v(p,m) 11 brnch ir=i(p->m) vlues { 14 power = vr * ir 15 } 16 equtions { 17 ir: vr = res*ir + d_by_dt(ind*ir) + vc 18 vc: ir = d_by_dt(vc*cp) 19 } 20 }

18 WAŁ WZBUDNIK ŁÓŻYSKO TWORNIK SZCZOTKI KOMUTATOR ELEKTROMECHANICZNY SKRZYNKA ZACISKOWA

19 p rm T m SPS p m m p p = u i p = T m rm p = u i

20 MASZYNA IDEALNA SPRAWNOŚĆ = 100% PRĄD WZBUDZENIA: i = const p = p m u i = T m w mr u / w mr = T m / i = k u /T m = w mr / i = 1/k

21 Model izyczny mszyny prądu stłego b) _ d - oś uzwojeni wzbudzeni ) Wielkości elektromechniczne: Wielkości i prmetry elektromgnetyczne elektryczne: moment strumienie npięci twornik elektromgnetyczny skojrzone u i wzbudzeni T e u d obwodu wzbudzeni λ Wielkości obwodu prądy twornik i prmetry twornik i orz λ mechniczne: d w wzbudzeni osi d i prędkość obwodu rezystncje twornik kątow uzwojeni elektryczn λ q w twornik osi q, wirnik R orz ω r I Indukcyjności wzbudzeni R moment obciążeni T włsną obwodu wzbudzeni L L U sumryczny włsną obwodu moment twornik bezwłdności L wirnik wzjemną T e i obciążeni L J + _ q - oś szczotek rm u i u i q T L współczynnik trci lepkiego B m T e m U + I rm

22 SPRZĘŻENIE ELEKTROMECHANICZNE WZORCOWE Wzjemnie prostopdłe położenie osi SMM uzwojeni wirnik (twornik) względem osi SMM uzwojeni stojn (wzbudzeni) generuje moment elektromgnetyczny (jko eekt interkcji dwóch pól) proporcjonlny do iloczynu modułów wektorów SMM stojn F i wirnik F Stwrz to szczególnie korzystne wrunki ksztłtowni chrkterystyki zewnętrznej mszyny zrówno dl stnu sttycznego jk i dynmicznego. wyodrębnienie sterownego źródł npięci zsilni obwodu stojn, ksztłtującego strumień wzbudzeni mszyny; wyodrębnienie sterownego npięci zsilni obwodu wirnik, ksztłtującego prąd wirnik.

23 u R i L pi e u R i L pi Te J pwrm B w m rm TL e e G T G i i w i rm p d dt

24 DYNAMICZNY MODEL OBWODOWY MASZYNA (SILNIK) PRĄDU STAŁEGO WZORCOWE SPRZĘŻENIE ELEKTROMECHANICZNE R L R + i i + u _ e L _ u e = G i rm Symultor PSPICE L = J i L = rm R = B m + m T e _ T L T e = G i i

25 Armture circuit I_rmture_current Te_electromgnetic_torque Mechnicl circuit J_stte L_stte L I Electromechnicl coupling J_rotor_inerti I Wrm_ngulr_speed MGY1 Se 1 MGY e 1 Se U_rmture_voltge EortSensor1 TL_lod_torque R R K pl_g R R=1/Bm Bm_riction_coeicient Bm=0.01*Pm/(Wrmn^2) Splitter1 I_excittion_current Se 1 I U_excittion_voltge L L_stte dc_motor3_x_sme_poprwk3.em R R Excittion circuit Symultor 20-sim

26 T L u - e 1 R ) i T e - T d 1 w rm sj u 1 R ) i G G i Symultor Mtlb/Simulink STAŁE CZASOWE: L / R L / R

27 e dt d i R u L rm m rm e T B dt d J T w w rm i G e w e i i T G dt d i R u i L i L Gdzie:

28 templte dcmotor rotor = L, L, L, R, R, p, Bm, Jw # # Connection pins declrtion # electricl 1, 2 # pins o rmture winding electricl 1, 2 # pins o ield winding rottionl_vel rotor # mechnicl pin # # Prmeters declrtion # number L=20m #[H] Armture winding sel inductnce number L=78 #[H] Field winding sel inductnce number L=363m #[H] Mutul inductnce between ield nd rmture windings number R=0.33 #[Ohm] Resistnce o rmture winding number R=65 #[Ohm] Resistnce o ield winding number p=2 #[-] number o pir poles number Bm=5.5m #[Nm/rd/sec] Motor dmping constnt Bm=0.01*Pn/wn^2 number Jw=0.11 #[k*gm^2] Motor inerti

29 { vl w_rdps wrm vl l G vl tq_nm Te vl v E vl phi, phi #[rd/s] mechnicl ngulr velocity #[H] rottionl inductnce #[Nm] electromgnetic torque #[V] induced voltge #[Wb] rmture nd iled windings luxes } brnch i=i(1->2), u=v(1,2) brnch i=i(1->2), u=v(1,2) # # Vlues section # vlues { wrm = w_rdps (rotor) # mechnicl ngulr velocity o the rotor G=p*L # Te = G*i*i # E = G*i*wrm # phi=l*i # phi=l*i # } # # Equtions section # equtions { i: u = R*i+E+d_by_dt(phi) i: u = R*i+d_by_dt(phi) tq_nm(rotor) += Te - Bm*wrm - d_by_dt(jw*wrm) }

30

31 dcmotor.dc_motor 1:n_89 2:0 1:n_31 2:0 rotor:n_62 = r=65, l=0.02, \ r=0.33, l=65.054, bm=5.269m, jw=0.11, p=2, l=0.363 lod_m_s3.lod sht:n_62 = posseq=[(time=0,posvl=1)], lod_type=torque, \ level1=0 sw1_l4.switch p:n_89 m:n_87 c:n_88 = ro=1meg, ron=0.001, ton=1u, to=1u prbit_l4.prbit_l4_1 out:n_88 = bits=[(tx=0,bit=_0),(tx=0.1,bit=_1)] v_dc.ield_winding_voltge p:n_31 m:0 = dc_vlue=110 v_dc.rmture_voltge p:n_87 m:0 = dc_vlue=220

32

33

34 The Designer s Guide to Anlog & Mixed-Signl Modeling Illustrted with VHDL-AMS nd MAST. Version Z SP2, Synopsys, August Ronkowski M. Bdnie dynmiki silnik prądu stłego. Zstosownie symultor obwodów PSPICE. Mteriły pomocnicze do lbortorium, Politechnik Gdńsk. Gdńsk 2006 Sber MAST Lnguge User Guide. Synopys, Mrch 2007 Durn Pul A.: A Prcticl Guide to Anlog Behviorl Modeling or IC System Design, Springer, 1998 (link) Mntooth H. Aln, Fiegenbum Mike: Modeling with n Anlog Hrdwre Description Lnguge, Springer, 1994 (link)