Biblioteka Simulink: Wirtualne testowanie systemów napędowych
FaulhaberJak napęd faktycznie będzie działał w praktyce? W przypadku bezszczotkowych silników DC firmy Faulhaber odpowiedź na to pytanie nie wymaga żadnego sprzętu. Zostały one niedawno dodane jako wirtualne moduły do biblioteki i mogą być zintegrowane z modelowanymi zastosowaniami przy użyciu oprogramowania symulacyjnego Simulink. Symulowane zachowanie służy jako odwzorowanie rzeczywistej sytuacji. Wystarczy kilka kliknięć, aby przetestować różne napędy. Dzięki temu proces projektowania jest dużo prostszy.
Jako przykład użyjmy drona transportowego wykorzystywanego w logistyce. Jego napędy muszą spełniać wysokie wymagania dynamiczne, aby umożliwić precyzyjne i czułe sterowanie obiektem latającym. Muszą reagować bez zauważalnego opóźnienia, płynnie i z precyzyjnie określoną siłą. Silniki napędzające tak precyzyjne zastosowania muszą zatem spełniać bardzo wysokie wymagania.
Oszczędza czas i ogranicza ryzyko
Dron transportowy to tylko jeden z wielu przykładów zastosowań, dla których symulacja układu napędowego w fazie rozwoju stanowi cenne narzędzie. Liczy się tutaj nie tylko zachowanie silnika, które można modelować przy niewielkim wysiłku w oparciu o dane techniczne. Kompletny system napędowego wymaga również emulacji systemu czujników i sterowania. Realistyczna emulacja tych komponentów pomaga ograniczyć ilość skomplikowanych testów z fizycznymi napędami.
Faulhaber jest pierwszym dostawcą wysokiej jakości mikrosilników, który oferuje możliwość realistycznej symulacji rzeczywistych sytuacji na wczesnym etapie rozwoju. Pomaga w tym oprogramowanie symulacyjne, które jest używane przez wielu programistów na całym świecie: Simulink oferuje tzw. środowisko schematów blokowych z interfejsem graficznym, w którym możliwe jest przeprowadzenie symulacji z wirtualnymi modelami bez konieczności programowania.
– Różne rozwiązania mogą być szybko i łatwo testowane w zintegrowanym środowisku.Pozwala to na dostosowanie koncepcji rozwoju do rzeczywistego zastosowania na bardzo wczesnym etapie – wyjaśnia inżynier zastosowań Marc Lux.
Integracja systemu czujników i sterowania nimi
Stworzył on samodzielnie podstawy do testowania napędów Faulhaber przy użyciu Simulink. Skompilował bibliotekę komponentów, w której przechowywane są wszystkie bezszczotkowe silniki DC z gamy produktów wraz z odpowiednimi enkoderami i kontrolerami ruchu.
– Silnik składa się z podsystemu elektrycznego i mechanicznego. Korelacje te można opisać za pomocą równań matematycznych. W modelu równania dla podsystemów są ze sobą połączone, podobnie jak komponenty podczas montażu fizycznego silnika – dodaje inżynier.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Modelując typowe wpływy różnych systemów czujników, można symulować realistyczną charakterystykę prędkości. Modele napędów mogą być również wykorzystywane przez klientów do opracowywania własnych sterowników do bezszczotkowych silników Faulhaber. Chociaż nie zastąpi to testów na prawdziwych silnikach, ta metoda oparta na modelu znacznie skraca czas i zmniejsza ryzyko związane z rozwojem.
Na potrzeby symulacji sterowanego układu napędowego z komponentami Faulhaber biblioteka udostępnia moduły sterowania momentem obrotowym, prędkością i ruchem. Podstawę stanowią kontrolery ruchu generacji 3.0, w tym np. modele MC 3001, MC 3603 i MC 5005. W połączeniu z silnikiem z biblioteki i konfigurowalną bezwładnością obciążenia, można określić te same parametry sterownika, które istnieją w rzeczywistym kontrolerze ruchu. Dzięki symulacji całego układu napędowego możliwe jest na przykład ustalenie realistycznych czasów pozycjonowania, dostosowanie parametrów sterownika lub porównanie zachowania napędu przy zastosowaniu różnych koncepcji.
Praktyczny zestaw narzędzi
Aby symulacja była łatwa w użyciu, Marc Lux opracował zestaw narzędzi Matlab. Matlab to platforma do programowania i obliczeń numerycznych. Skrypty utworzone za pomocą tej platformy mogą być używane do symulacji za pomocą Simulink. Wirtualny zestaw narzędzi zawiera między innymi różne modele napędów, skrypty i tabele do obliczania parametrów sterowników i silników, a także interfejsy graficzne do intuicyjnego łączenia elementów wymaganych do symulacji.
Biblioteka Simulink jest dostępna online dla klientów Faulhaber od początku roku. Ma ona na celu uzupełnienie istniejących narzędzi, takich jak Faulhaber Drive Calculator. Można ja wykorzystać do wyboru systemu napędowego, a także do integracji opartej na modelu z rzeczywistą aplikacją. Symulacja może być również wykorzystana do stworzenia bliźniaczego cyfrowego systemu napędowego i wykorzystania go do zaawansowanych funkcji w kontekście IoT i Przemysłu 4.0.
Źródło: Faulhaber
