Symulacje działania systemów napędowych

Przykładem testu zastosowania może być transportowy dron wykorzystywany w logistyce. Jego napędy muszą spełniać wysokie wymagania dynamiczne - muszą reagować bez zauważalnego opóźnienia, płynnie i z precyzyjnie określoną siłą. Silniki napędzające muszą zatem spełniać bardzo wysokie wymagania. Taki dron 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 napędowy wymaga również emulacji systemu czujników i sterowania. Realistyczna emulacja tych komponentów pomaga ograniczyć ilość skomplikowanych testów z napędami fizycznymi.

Firma 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. Zawiera bibliotekę komponentów, w której przechowywane są wszystkie bezszczotkowe silniki DC z gamy produktów wraz z odpowiednimi enkoderami i kontrolerami ruchu.

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.

Aby symulacja była łatwa w użyciu, inżynier zastosowań Marc Lux opracował zestaw narzędzi Matlab - platformy do programowania i obliczeń numerycznych. Skrypty utworzone za jej pomocą 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. Uzupełnia ona istniejące narzędzia, takie jak FAULHABER Drive Calculator. Można ją wykorzystać do wyboru systemu napędowego, a także do integracji opartej na modelu z rzeczywistą aplikacją. Symulacja może również posłużyć do stworzenia bliźniaczego cyfrowego systemu napędowego i wykorzystania go do zaawansowanych funkcji w kontekście IoT i Przemysłu 4.0.