Simulacija Rada Step Motora

Embed Size (px)

Citation preview

Elektronski fakultet u Niu

Seminarski rad iz komercijalnog softvera za simulaciju dinamikih sistemaSimulacija rada step motoraBojan Markovi 12636

2010

1

1. Step (korani) motorSvi korani motori se mogu svrstati u dve ire kategorije: koracni motori promenljive reluktanse , koji koriste pojavu elektromagnetne sile izmeu pobudnih namotaja na statoru i kratkospojenog rotora od mekog gvoa u kome se indukuju struje, a time i magnetni polovi usled promena magnetnog polja statorskih namotaja. hibridni korani motori (korani motori sa permanentnim magnetom), koji koriste pojavu elektromagnetne sile izmeu pobudnih namotaja na statoru i polova permanentnog magneta na rotoru. Kako se hibridni korani motori vie koriste i usavravaju od koranih motora promenljive reluktanse, u ovom radu e detaljnije biti opisane samo njihove karakteristike.

Hibridni korani motori. Na rotoru hibridnog step motora nalazi se stalni magnet du osovine koji stvara stalni fluks kroz gvoe maine, kako je to prikazano na slici 1.

Slika 1. Uzduni presek hibridnog step motora

2

Stator i rotor su od lameliranih limova i imaju na svojim ivicama zupce, to se vidi na slici 2.

Slika 2. Popreni presek hibridnog step motora

3

2. Matematiki opis radaRad step motora se moe opisati sledeim sistemom jednaina:

Gde su: L induktivnost namotaja (mH), R otpornost namotaja (), J moment inercije (kg/m2), km elektromehaniki koeficijent (Nm/A), Nr broj zubaca u motoru, B viskozno trenje u motoru (Nms/rad),

Gde su: L=1.8mH, R=0.55, J=4.5 10-5 kgm2, km=0.19Nm/A, Nr=50, B=8 10-4Nms/rad. Simulacije su izvrene korienjem etiri programskih paketa: 1. 2. 3. 4. Matlab simulink Dymola Labview Scilab

4

3. Simulacija

3.1. Simulacija u Matlab simulink u

5

Uvod -Matlab jeo okruenje za numerike proraune i programski jezik koji proizvodi firma MathWorks. Matlab omoguava lako manipulisanje matricama, prikazivanje funkcija i fitovanje, implementaciju algoritama, stvaranje grafikog korisnikog interfejsa kao i povezivanje sa programima pisanim u drugim jezicima.Matlab je nastao kao skraenica za MATrix LABoratory (laboratorija za matrice). Izumio ga je kasnih 1970ih Kliv Moler (engl. Cleve Moler), ef katedre za informatiku na Univerzitetu Novi Meksiko.Procena je da preko milion ljudi zaposlenih u industriji i na univerzitetima koristi Matlab. Matlab je mogue nabaviti zajedno sa Simulinkom kao i brojnim dodacima.

Simulacioni blok dijagram:

6

Podsistemi za ulazne napone Ua i Ub (respektivno):

Ua

Ub

7

Pored blokova koji se koriste standardno u ostalim simulacijama (gain, integrator, product, scope, add) u ovo simulaciji se izdvajaju sledei blokovi:

Pulse generator- generator impulsa. Moe se nai u Sources grupi blokova.

U ovom bloku su podeeni sledei parametri kako bi bio ispunjen zahtev zadatka: 1. 2. 3. 4. Amplitude Podeena je amplitude signala na 1V Period Podeena je perioda trajanja signala na 0.2 s Pulse Width Podeena je irina impulsa na polovinu periode Phase delay Podeen je signal da bude bez faznog zakanjenja

8

Sine wave Sinusni signal nalazi se takoe u Source grupi blokova.

U ovom bloku su podeeni sledei parametri kako bi bio ispunjen zahtev zadatka: 1. Amplitude Amplituda sinusnog signala na 1V 2. Frequency Frekfencija sinusnog signala na 2/0,4

9

Transport delay Transportno kanjenje signala

U ovom bloku su podeeni sledei parametri kako bi bio ispunjen zahtev zadatka: 1. Time delay Definisano je vreme za koje je potrebno zakasniti dovedeni signal na 0.

10

Grafici dobijeni ovom simulacijom:

Grafik 1. prikazuje zavisnost ulaznog napona Ua u funkciji od vremena

Grafik 2. prikazuje zavisnost ulaznog napona Ub u funkciji od vremena

11

Grafik 3. prikazuje zavisnost ugaone brazine u funkciji od vremena

Grafik 4. prikazuje zavisnost ugaonog pomeraja u funkciji od vremena

12

3.2 Simulacija u Labview- u

13

Uvod

-LabVIEW je grafiki programski jezik za mjerenje, automatizaciju i vizualizaciju. Koristi se kao razvojni alat za aplikacije u mjeriteljstvu i testiranju, za dohvat podataka (DAQ), analizu i upravljanje instrumentacijom i procesima. U ovom predmetu biti e obraene napredne tehnike programiranja. Pre poetka izrade svakog blok dijagrama neophodno je prvo ubaciti Simulation Loop. Ova funkcija se nalazi u : function/control design & simulation/simulation

14

Simulacioni blok dijagram

15

U ovoj simulaciji smo koristili sledee blokove: Product: nalazi se u grupi control design and simulation/simulation/signal arithmetic. Mogue je podesiti broj ulaza koliko god elimo, podeavanjem ovog bloka moemo i da delimo:

16

Sumatori: nalaze se u grupi control design and simulation/simulation/signal arithmetic . Moemo da sabiramo ili da oduzimamo koliko god elimo ulaza.

Waveform chart,: slui za crtanje grafika se nalazi u control design and simulation/simulation/Graph utilities

17

Pulse signal generator: generator impusnog signala kome su podeeni parametri kao i u Matlab simulaciji. Moe se nai u control design and simulation/simulation/Signal Generation

Kod simulacije u Labview-u blok za transportno kanjenje ne daje rezultate koji sun am potrebni pa smo iskoristili opciju start time da podesimo kanjenje na 0.1.

18

Sine wave: Slui za simulaciju sinusnog signala, a parametri su podeeni kao u Matlab simulaciji. Moe se nai u control design and simulation/simulation/Signal Generation

19

Podeavanje simulacije:

Final time vreme trajanja simulacije ( u naem sluaju 0.5 s)

20

Grafici dobijeni simulacijom

21

3.3 Simulacija u Dymola i

22

-Dymola Dynamic Modeling Laboratory je pogodna za modeliranje razliitih tipova fizikih sistema. Ona podrava: hijerarhijsku kompoziciju (sastav) modela biblioteke sainjenih od najee korienih komponenata, konektora i veza izmeu njih. Biblioteke modela su dostupne za razliite inenjerske domene. Dymola koristi novu metodu modeliranja orijentisanu na objekte i jednaine.Korienjem automatske manipulacije formulama, otklonjena je esta potreba za konverziju jednaina u blok dijagrame

Simulaciona blok ema

23

Blokovi koji su korieni u izradi simulacije:

Pulse: Generator impulsa koji se nalazi u modelica/blocks/sources. Parametri su podeeni kao u predhodno navedenim simulacijama.

24

Sine Generator sinusnog signala koji se nalazi u modelica/block/sources. Podeavanja su ista kao i u predhodnim simulacijama.

25

Grafici dobijeni ovom simulacijom:

Ua

Ub

ugaona brzina

ugaoni pomeraj

26

1.4 Simulacija u SciLab u

27

Uvod

-Scilab je jedan interpretativni programski jezik sa objektima dinamikog tipa. Moe se koristiti kao pisani jezik za proveru algoritma ili za izvoenje numerikih operacija, ali je on takoe i programski jezik. Scilab biblioteka sadri oko 2000 funkcija za kodiranje. Naini programiranja u Scilab-u kreu se od obinih skriptova (neto slino BAT fajlovim a u DOS-u) do kompleksnih matematikih izraunavanja. Rezultati se mogu atraktivno prezentovati, poev od obinih matrica, preko 2D i 3D grafikona, do modeliranja i simuliranja kompleksnih procesa.Scilab, koji je po mogunostima i funkcijama slian MATLAB-u, prvenstveno je namenjen reavanju problema predstavljenih u obliku vektora i matrica. Uz Scilab doalze i takozvani toolbox-ovi, velike biblioteke funkcija i kolekcija alata za usko specijalizovane proraune.Tako postoje toolbox-ovi za rad sa parcijalnim diferencijalnim jednainama, bazama podataka, slikama, zvukom, finansijskim proraunima, neuronskim mreama itd.

Simulacioni blok dijagram:

28

Podsistemi za Ua i Ub (respektivno):

29

Blokovi koji su korieni u simulacijiU ovom programu ne postoji blok koji bi simulirao generator impulsa pa je iskorien blok square wave generator. Naime, ovaj blok ne daje potreban izlazni signal tako da simulacioni dijagrami odstupaju od eljenih. Ovaj blok se moe nai u palette/palettes/sources

Sinusoidal signal simulira generator sinusnog signala i moe se nai u palette/palettes/sources

Parametri su kao i u predhodnim simulacijama.

30

Grafici dobijeni ovom simulacijom:

31

Grafici nisu zadovoljavajui zbog predhodno navedenih razloga. Da bi smo pokazali u emu je problem, na sledeim slikama bie prikazani grafici koji su rezultat rada generator impulsa u Matlab u i square generator u Scilab-u. Naime, razlika je oigledna.

32

33

LiteraturaPrirunik za modeliranje i simulaciju dinamikih sistema Dragan Anti http://www.automatika.rs/index.php/baza-znanja/teorija-upravljanja/upravljanja-brzinom-i-preciznimpozicioniranjem-hibridnog-step-motora.html Slajdovi sa predavanja

34

1. Korani (step) motor1 2. Matematiki opis rada3 3. Simulacija.4 3.1. Simulacija u Matlab simulink u........................................................................................................... 4 Grafici dobijeni ovom simulacijom: ........................................................................................................ 10 3.2 Simulacija u Labview- u ......................................................................................................................... 12 Uvod ............................................................................................................................................................ 13 Simulacioni blok dijagram ........................................................................................................................... 14 Grafici dobijeni simulacijom........................................................................................................................ 20 3.3 Simulacija u Dymola i ..................................................................................................................... 21 Grafici dobijeni ovom simulacijom: ........................................................................................................ 25 1.4 Simulacija u SciLab u ................................................................................................................ 26

Grafici dobijeni ovom simulacijom: ........................................................................................................ 30