МОДЕЛЬ КРОКОВОГО ДВИГУНА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО ПОЗИЦІЮВАННЯ В ECAD
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-1-5Ключові слова:
кроковий двигун, САУ, системи позиціювання, рівень абстракції, ЕCAD, поведінкові елементи, макромодельАнотація
Мета роботи. Розробка динамічної макромоделі крокового двигуна (КД) для задач дослідження систем позиціювання та інших робототехнічних мехатронних систем в програмах автоматизованого проектування для електроніки (ЕCAD), яка відповідає критеріям економічності та надійності. Методи дослідження. Моделінг КД здійснено на базі поведінкових елементів з бібліотеки ЕCAD, модель системи позиціювання отримано в термінах теорії автоматичного управління у вигляді сполучення ланок, передаточні функції для яких отримані як функції часу. Для ефективного моделювання (симуляції) подібних САУ на основі акаузального по суті математичного апарату ЕCAD, моделям надано ознаки каузальності за допомогою залежних джерел, керованих напругою. Об’єктом дослідження є процес моделювання автоматизованих систем із КД в якості актуаторів в середовищі ЕCAD, предметом дослідження є моделі КД. Отримані результати. На основі аналізу областей адекватності та математичного апарату існуючих моделей КД, сформовані критерії для розробки економічної моделі, придатної для адекватного макромоделювання САУ із КД в середовищі ЕCAD. Розроблено мінімальну модель КД, яку досліджено для встановленого режиму в навантаженому стані. В ході апробації та верифікації шляхом моделювання підсистеми позиціювання автоматизованої системи визначення поверхневого потенціалу, встановлено, що модель забезпечує високу швидкість та алгоритмічну надійність симуляції при високій точності результатів аналізу динамічних характеристик. Макромодель інстальовано в бібліотеку програми Micro Cap 11. Наукова новизна. Нова макромодель КД, яка відповідає критеріям адекватності, надійності та економічності, синтезована на основі нового підходу у моделінгу об’єктів на макрорівні, який поєднує принципи побудови структур та ланок САУ згідно теорії автоматичного управління (ТАУ) із можливостями поведінкового моделювання в середовищі програм автоматизованого проектування в електроніці (ЕCAD). Передаточні функції для таких моделей будуються як функції часу, без переходу в комплексну площину, що дозволяє розширити область їхньої адекватності, порівняно із класичними моделями. Такі макромоделі дозволяють досліджувати динамічні режими в автоматизованих системах позиціювання. Практична цінність. Макромодель КД розширює математичне забезпечення ЕCAD, знижує імовірність появи алгоритмічних збоїв та прискорює моделювання САУ в ЕCAD. Використаний при її синтезі підхід дозволяє будувати аналогічні моделі для іншого програмного забезпечення (CAS, CAE)Посилання
Vasylenko, O. V. (2015). Analiz prohram dlya modelyuvannya mekhatronnykh system, Radioelektronika, informatika, upravlenie , 3, 80–88. DOI: 10.15588/1607-3274-2015-3-10
Vasylenko O. V. (2015). Modeling of multidomain automatic control Systems in ECAD, Visnyk Akademiyi mytnoyi sluzhby Ukrayiny. Seriya: Tekhnichni nauky, 2015, 1, 13-19.
Kovalenko, M. A., Matsiuk, D. S. (2015). Avtonomnyi eksperymentalnyi stend dlia vyprobuvannia unipoliarnoho krokovoho dvyhuna na bazi mikrokontrolera, Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka, 2, 15–20. DOI: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2015-2-2
Simulink. Simulation and Model-Based Design. [Electronic resource]. – Access mode: https://www.mathworks.com/products/simulink.html?s_tid=hp_products_simulink
Zakariana, Vaagn L, Kaiser, Mark J. Kaiser. Computeraided design of synchronous generators with comb rotors, Applied Mathematical Modelling , 1999, Vol.23, pp. 1–18. DOI: 10.1016/S0307-904X(98)10046-X. [Electronic resource]. – Access mode: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0307904X9810046X
Condit Reston. Stepping Motors Fundamentals. University of Iowa, 2004 Microchip Technology Inc. [Electronic resource]. – Access mode: https://homepage.divms.uiowa.edu /~jones/step/an907a.pdf
MathWorks. Simscape Electronics. Model and simulate electronic and mechatronic systems. [Electronic resource]. – Access mode: https://www.mathworks.com/products/ simelectronics.html
Mathworks Model Stepper Motor. Mathworks Documentation. [Electronic resource]. – Access mode: https://www.mathworks.com/help/ physmod/elec/ref/steppermotor.html
Morar Alexandru. Stepper Motor Model for Dynamic Simulation. [Electronic resource]. – Access mode: http://www.old.ie.utcluj.ro/Contents_Acta_ET /2003/Number%202/ Paper08_Morar.pdf
Picatoste Ruilope, Ricardo. Modelling and Control of Stepper Motors for High Accuracy Positioning Systems Used in Radioactive Environments. Departamento de automмatica, ingenierмэa electrмonica einformмatica industrial Escuela Tмecnica Superior de Ingenieros Industriales Centro de Electronica Industrial, Madrid, 2014, 195 p. [Electronic resource]. – Access mode: https://cds.cern.ch/record/2226506/files/tesis-Ricardo-Picatoste.pdf
Kitaev, A. V. Agbomassu, V. L., Gluhova, V. I. (2013). Shemyi zamescheniya elektricheskih mashin, Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka, 2, 14–26. DOI: http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2013-2-2
Micro-Cap 11 Electronic Circuit Analysis Program. User’s Guide. © Spectrum Software. 1982-2014, 224 p. [Electronic resource]. – Access mode: http://www.spectrum-soft.com/down/ug11.pdf
Vasylenko, O. V. (2016) Povyishenie kachestva modelirovaniya dinamicheskih sistem vyiborom optimalnyih algoritmov simulyatsii, Radioelektronika, informatika, upravlenie, 4, 11–18. DOI: 10.15588/1607-3274-2016-4-2
Vasylenko, O. V., Zhavzharov, Ie. L. (2017). Аutomated scanning system of the surface potential, Scientific Bulletin of National Mining University, 1 (157), 69–74.
Patent for Utility Model. 104591 Ukraine, МPК G01R 29/12 (2006.01), G01N 27/87 (2006.01). The device for automatic measurement of potential difference by contactless method / Zhavzharov I. L., Nagorna N. M., Smyrnova N. A.; Owner of Zaporizhzhya National Technical University – no. u201507171; Claimed 17.07.2015; Published 10.02.2016, Bulletin no. 3, 2016. (in Ukrainian).
Spice Solutions and Technologies. [Electronic resource]. – Access mode: http://www.pspice.com/
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 O. V. Vasylenko, I. L. Zhavzharov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
