モーター 【TI】モデルベース開発とモータ その5【TN】
モデルベース開発に於いては、リアルさを求めることは重要だが、そのリアルさの取捨選択も重要と学んだ。
今回はモータのスペックシートの読み方を覚えることになる。
モータのスペックシートは予想以上にあっさりしていることがあるが、それを元に様々な特性を算出できる。
直接計測できない物理量が算出できるが、これを制御に利用するかは目的次第。
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モーター 【効率】モデルベース開発とモータ その4【損失】
効率μを決定づける損失は多数存在。
損失は「回転数に比例する」、「回転し始めだけ不感帯が存在する」ような感じでそれっぽければ良いことが多い。
最初はリアルさを求めず、パラメータだけ特定して徐々にリアルさを求めても良い。
モーター 【トルク】モデルベース開発とモータ その3【回転数】
前回、太郎くんは異なる物理領域を横断するには仕事と仕事率という物理量を利用することが手っ取り早いことを知る。
しかし、仕事、仕事率同士だからと言って単純変換できるわけではない。
トルクは電流に比例。
負荷(トルク)が一定であれば、角速度は電圧に比例。
角速度から回転数は求められる。
モーター 【仕事率】モデルベース開発とモータ その2【電力】
力学(直交座標、極座標)、電気の主要の物理量は時間、速度との関係性で覚えると楽。
力学(直交座標、極座標)、電気で共通の物理量として仕事と仕事率がある。
熱学のような他の領域でも仕事と仕事率に相当するものがあるので、エネルギー変換を考える際はとても便利。
モーター 【仕事率】モデルベース開発とモータ その1【エネルギー保存則】
モデルベース開発に於いて、モータをどのように見ているかの解説。
ただし、最もシンプルなアプローチであるため、精度はそれほど求めない。
モータは「電気エネルギー(電力)を機械エネルギー(動力)に変換する機器」。
電力、動力は共に仕事率という物理量。
モータは「電気、力学の間のエネルギー保存の法則を最も簡単に実現してくれる装置」。
モーター モーター伝達関数導出
モーターの伝達関数そのものはググればそれなりに出てくる。 しかし、どのように導出したかわからなければその後の調整、応用ができなくなる。
モーターの等価回路から、電圧から電流の伝達式を導出。
モーターの発電原理から角速度から逆起電力の伝達式を導出。
モーターのトルク原理から、電流からトルク、角加速度の伝達式を導出。
モーター モーター伝達関数導出(分解/再構築編)
場合によって、伝達関数ブロックを使用できない局面があり得る。
伝達関数の中間の帰還パラメータが変動し得る。
制御モデルの推定で使用するため離散化されている必要がある場合。
自前のHILSっぽい装置で、やはり離散化されている必要がある場合。
モーター モーター伝達関数導出(伝達関数編)
伝達関数「電圧→トルク→角速度→角移動量」を纏めてモデル化。
電圧からトルク、トルクから角速度、角速度から角移動量。
全ての変換関数を組み合わせて、Scilabでシミュレーションを実施。
モーター モーター伝達関数導出(トルク発生原理編)
フレミングの左手の法則より、磁界の中を長さlの導体に電流I_mを流すとローレンツ力Fが発生する。
トルクは力Nとそこからの距離l[m]のクロス積(外積)。
Ktはトルク定数と呼ばれるものである。
モーターの発電原理で出てきた逆起電力定数K_eもBlrをまとめたものである。
トルク定数Ktと逆起電力定数Keは同値になる。
モーター モーター伝達関数導出(運動方程式)
ここで言う運動方程式は回転の運動方程式となる。
(モーター自身は回転運動しかしないため。)
イナーシャJはローターの形状、質量から算出される定数。
反力T_Lは仕事させたときに初めて確定する。