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Simulation eines Motors mittels S-Function
 

godi
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     Beitrag Verfasst am: 26.08.2013, 10:48     Titel: Simulation eines Motors mittels S-Function
  Antworten mit Zitat      
Hallo,

ich würde gerne eine Matlab S-Function 2 erstellen die mir einen DC-Motor simuliert.

Das Zustrandsraummodell des DC-Motor habe ich schon erstellt.
Die Beispiele für die Matlab S-Function 2 habe ich mir auch angesehen nur weiß ich jetzt nicht wie ich in den DWork Vektor mein Zustandsraummodell abspeichern kann.

Initialisierung des DWork Vektors in der Funktion DoPostPropSetup
Code:

function DoPostPropSetup(block)
block.NumDworks = 1;

block.Dwork(1).Name            = 'SS_Model_Motor';
block.Dwork(1).Dimensions      = 1;
block.Dwork(1).DatatypeID      = -1;
block.Dwork(1).Complexity      = 'Real'; % real
block.Dwork(1).UsedAsDiscState = true;

% Register all tunable parameters as runtime parameters.
block.AutoRegRuntimePrms;

end
 



In der Funktion Start befindet sich folgender Code:
Code:

function Start(block)

%% Constants
% Factor: rpm to rad/s
rpm2radps = 2*pi/60;

%% Motor Parameter
% @see: Datasheet Faulhaber Series 2619 ...SR... IE2-16
%       Filename:   English:    EN_2619_SR_IE2-16_DFF.pdf
%                   German:     DE_2619_SR_IE2-16_DFF.pdf

Un = 24;            % Nominal voltage [V]
R = 118.6;          % Terminal resistance [Ohms]
P2max = 1.22;       % Output power [W]

n0 = 7200;          % Non-load speed (motor) [rpm]

Kn = 304*rpm2radps; % Speed constant [rpm/V]*rpm2radps = [rad/s*1/V] = [rad/Vs]
Ke = (3.29e-3)/rpm2radps; % emf constant [V/rpm]/rpm2radps = [V/rad/s] = [Vs/rad]
Km = 31.4e-3;       % torque constant [Nm/A]
Ki = 32;            % Current constant [A/Nm]

dn_dM = 1110e3*rpm2radps; % Slope of n-M curve [rpm/Nm]*rpm2radps = [rad/s*1/Nm] = [rad/Nm s]
L = 5800e-6;        % Rotor inductance [H]
J_m = 0.68e-7;        % Rotor inertia [kg m^2] (Datasheet: [g cm^2] = [kg]e-3 * [m^2]e-4 = [kg m^2]e-7

Kf = 1/dn_dM;       % Viscouse friction [Nm s] = [Nms/rad]  => 1/dn_dM

rr = 33;            % 33:1 reduction ratio (rounded)

%% Motor Slice
r_slice = 21e-3; % radius of the slice
h_slice = 5e-3; % height / deep of the slice
V_slice = r_slice^2*pi*h_slice; % volume

density_alu = 2.70e-3 *100^3; % density of aluminium [kg/m^3]
m_slice = V_slice*density_alu; % mass of the slice

J_s = 0.5*m_slice*r_slice^2; % inertia of the slice

%% Rotor inertia total
J = J_m + J_s;

%% State Space Representation
A = [-R/L -Ke/L; Km/J -Kf/J];
B = [1/L; 0];
C = [0 1];
D = [0];
motor_sys = ss(A,B,C,D);
motor_sys.Name = 'Motor State Space Model';
motor_sys.Notes = 'This is the state space model of the "FAULHABER 2619S024SR33" motor';
motor_sys.InputName = 'Applied Voltage';
motor_sys.InputUnit = 'Volt';
motor_sys.OutputName = 'Angular rate';
motor_sys.OutputUnit = 'rad/s';

block.Dwork(1).Data = motor_sys;
end
 


Jetzt kommt die Fehlermeldung:
Zitat:

The data type of Dwork 1 in 'model2/Motor' cannot be dynamically-typed. Data type of Dwork must be one of the MATLAB 'uint8', 'uint16', 'uint32', 'int8', 'int16', 'int32', 'single', or 'double' data types


Ok aber wie kann ich jetzt das Zustandsraummodell abspeichern so, dass ich in der Update-Funktion, Derivate Funktion und Output Funktion darauf zugreifen kann?


Vielleicht noch was zu meinem Ziel:
Ich habe ein AVR32 Board an dem ich diesen Motor angeschlossen habe.
Dieses habe ich auch schon programmiert so, dass ich den Motor ansprechen kann und auch testweise einen PID Regler darauf laufen.
Jetzt möchte ich für Simulink ein Modell des Motors haben, damit in Simulink Regler dafür entworfen werden können.
Desweiteren soll dann mit dem Simulink Coder (Real Time Workshop) Code für den Mikrocontroller generiert werden.
Anstelle der S-Function für den Motor soll dann der vorhandene Code für den Motor verwendet werden. Dies sollte ja mit einem TLC file umsetzbar sein.
Funktioniert mein vorhaben so überhaupt?

godi
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godi
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     Beitrag Verfasst am: 30.08.2013, 12:17     Titel:
  Antworten mit Zitat      
So jetzt bin ich mit der S-Function schon ein wenig weitergekommen.

Aber was mir jetzt noch nicht klar ist:
Wie kann ich ein Continous State Integrieren?
Da fehlt mir ja die Zeit mit der ich Multiplizieren kann.
Also ich habe jetzt in x[1] meine Winkelgeschwindigkeit.
Jetzt möchte ich daraus den Winkel berechnen den der Motor zurückgelegt hat. Normalerweise müsste dies ja so funktionieren: angel += x[1]*dTime.
Nur wo bekomme ich da jetzt dTime (Zeitdifferenz) her?

Weiters verstehe ich nicht warum die abgeleitete Größe dx[0] (Strom, Plot 2 im Scope) so starke Rippel hat. Sollte das bei einer Simulation nicht gerade sein?

Kann mir da wer weiterhelfen?
Danke!

Im Anhang mein Code
Einfach das Skript motor.m ausführen und in model_cont.mdl das Scope betrachten.

sfunc.zip
 Beschreibung:

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 Dateiname:  sfunc.zip
 Dateigröße:  98.3 KB
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     Beitrag Verfasst am: 30.08.2013, 22:16     Titel:
  Antworten mit Zitat      
Die Berechnung des Winkels habe ich jetzt hin bekommen.
Man braucht da nur die Winkelgeschwindigkeit nochmals als dx angeben.
Dann bekommt man bei dem x-Vektor den Winkel.

Was mir aber noch nicht klar ist:
1) Warum ist das Rauschen so groß? Wenn die Zeit länger wird dann wird das Rauschen auch größer. (Bei einer Simulation sollte ja kein Rauschen vorhanden sein, oder?)

2) Wenn es mir wieder einfällt dann ergänze ich es. Wink

3) Ich will ja mit der s-function einen Motor der von einen Mikrokontroller angesteuert wir Simulieren.
Wie bekomme ich das ganze jetzt diskretisiert?
Ich habe da was gelesen von Block-Sample Time und/oder Port Sample Time.
Was sollte ich jetzt verwenden? Also im realen Model wird der Motorbaustein alle 10ms aufgerufen. Da werden die ganzen Werte berechnet und aktualisiert.


Im Anhang noch die neue s-function.

sfunc.zip
 Beschreibung:

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 Dateiname:  sfunc.zip
 Dateigröße:  99.24 KB
 Heruntergeladen:  311 mal
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