СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2015

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 80 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2015 0 0 0,5 0,5 1 1 1,5 1,5 2 2 3 3 2,5 2,5 Время, мс Время, мс Напряжение, В Ток, А 0 0 0,5 1 1,5 2 5 10 15 20 25 30 –5 + i V in R A R B R limit L A L B – Phase A Phase B DC Pulse + – мени xPC Target Turnkey. При достиже- нии данной скорости привод выключа- ли и ротор останавливался по инерции. В ходе испытаний считывался выход- ной сигнал датчика углового положе- ния ротора. Алгоритмы управления угловой скоростью вращения СМПМ были реализованы в модели Simulink и при помощи программных пакетов расширения MATLAB: Simulink Coder и xPC Target, модель была реализована в системе реального времени xPC Target. Данные об угловом положении ротора были считаны при помощи системы реального времени xPC Target и импор- тированы вместе с данными о времени в MATLAB. ВMATLAB по данным об угло- вом положении ротора и времени были получены данные о скорости ротора. И ЗВЛЕЧЕНИЕ И ПРОВЕРКА ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ После выполнения тестов данные измерений скорости были визуали- зированы в MATLAB и использова- ны в программном пакете расшире- ния MATLAB Curve Fitting Toolbox. Это позволило аппроксимировать уравне- ние (2) для угловой скорости вращения ротора ( ω r ) к данным измерения скоро- сти ротора в процессе выбега. С исполь- зованием значения H, полученного из аппроксимации кривой, была прове- дена оценка уравнения (2) от начала выбега, а результаты были выведены на график вместе с исходными данными испытаний (см. рис. 3). Как показыва- ет рисунок 3, уравнение (2) со значе- нием H, полученным из аппроксима- ции кривой, весьма точно предсказы- вает скорость вращения двигателя во время выбега. Для проверки результатов идентифи- кации параметров была использована следующая модель. С помощью значе- ния инерции ротора, полученного из теста выбега (3.2177e-06 кг × м 2 для данной модели СМПМ), была выпол- нена симуляция выбега в Simulink. Затем результаты симуляции сравни- ли и визуализировали с результатами измерений (см. рис. 4). При величине НСКО, приблизительно равной 2%, результаты совпадают практически полностью. О ПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ИНДУКТИВНОСТИ ПРИ ПОМОЩИ ТЕСТА НА СКАЧОК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В этом тесте измерялся результирую- щий ток, для чего к выводамфаз двига- теля A и B прикладывалось постоянное напряжение. В данных условиях трёх- фазный СМПМ электрически экви- валентен схеме с двумя резисторами и двумя индуктивностями, включён- ными последовательно (см. рис. 5). Измеренный ток (i) использовал- ся для определения значений пара- метров сопротивления и индуктивно- сти. Во время теста ротор удерживался в неподвижном состоянии во избежа- ние усложнения анализа из-за выбро- сов противо-ЭДС, которые, как прави- ло, противодействуют току. Чтобы не сжечь двигатель при удержании ротора в неподвижном состоянии, в схему был добавлен токоограничительный рези- стор (R limit ), а вместо скачка постоянно- го напряжения использовался импульс. В ЫПОЛНЕНИЕ ТЕСТА И СБОР ДАННЫХ Для проведения теста снова исполь- зовались программный пакет расши- рения MATLAB xPC Target и система реального времени xPC Target Turnkey. В Simulink была разработана модель, которая генерировала серию 24-вольт- ных импульсов длительностью при- мерно 2,5 мс каждый. Эта модель была реализована в системе xPC Target при помощи Simulink Coder, а импульс напряжения был приложен к выво- дам фаз A и B электродвигателя. При помощи осциллоскопа производились измерения приложенного напряже- ния и тока, протекающего через двига- тель. С использованием программного пакета расширения MATLAB Instrument Control Toolbox данные измерений счи- тывались в MATLAB, где визуализирова- лись результаты (см. рис. 6). И ЗВЛЕЧЕНИЕ И ПРОВЕРКА ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ Извлечение значения сопротивле- ния фазы из результатов измерений потребовало применения к изме- ренным установившимся значениям напряжения и тока только закона Ома (R = V/I). Для СМПМ получилось сопро- тивление 23,26 В / 2,01 А = 11,60 Ом. Из полученного значения вычли 10 Ом (сопротивление токоограничитель- ного резистора) и поделили резуль- тат на 2, поскольку при тестирова- нии в контуре находилось два фазных сопротивления, соединённых после- довательно. В результате получилось значение сопротивления фазы, рав- ное 0,8 Ом. Определение индуктивности потре- бовало более сложного подхода. На первый взгляд, это выглядит так, слов- но была использована аппроксимация кривой, как при определении инер- ции ротора. Однако из-за внутреннего сопротивления источника постоянно- го тока, измеренное напряжение посто- янного тока снижалось от начального Рис. 5. Эквивалентная электрическая схема для теста на скачок постоянного напряжения Рис. 6. Напряжение (слева) и ток (справа) при подаче импульса в тесте на скачок постоянного напряжения