Elektromechanische Modellierung - Electromechanical modeling
Der Zweck der elektromechanischen Modellierung besteht darin, ein elektromechanisches System so zu modellieren und zu simulieren , dass seine physikalischen Parameter untersucht werden können, bevor das eigentliche System gebaut wird. Die Parameterschätzung unter Verwendung unterschiedlicher Schätztheorien in Verbindung mit physikalischen Experimenten und physikalischer Realisierung durch geeignete Stabilitätskriterienbewertung des Gesamtsystems ist das Hauptziel der elektromechanischen Modellierung. Ein theoriegeleitetes mathematisches Modell kann verwendet oder auf ein anderes System angewendet werden, um die Leistung des gemeinsamen Systems als Ganzes zu beurteilen. Dies ist eine bekannte und bewährte Technik zum Entwerfen großer Steuerungssysteme für industrielle und akademische multidisziplinäre komplexe Systeme. Diese Technik wird neuerdings auch in der MEMS-Technologie eingesetzt.
Verschiedene Arten der mathematischen Modellierung
Die Modellierung rein mechanischer Systeme basiert hauptsächlich auf der Lagrange- Funktion, die eine Funktion der verallgemeinerten Koordinaten und der zugehörigen Geschwindigkeiten ist. Sind alle Kräfte aus einem Potential ableitbar, dann ist das Zeitverhalten der dynamischen Systeme vollständig bestimmt. Für einfache mechanische Systeme ist der Lagrange-Operator definiert als die Differenz der kinetischen Energie und der potentiellen Energie.
Es gibt einen ähnlichen Ansatz für das elektrische System. Durch die elektrische Koenergie und wohldefinierte Leistungsgrößen sind die Bewegungsgleichungen eindeutig definiert. Die Ströme der Induktivitäten und die Spannungsabfälle an den Kondensatoren spielen die Rolle der verallgemeinerten Koordinaten. Alle Zwänge, zB durch die Kirchhoffschen Gesetze, werden aus den Betrachtungen eliminiert. Danach ist aus den Systemparametern eine geeignete Übertragungsfunktion abzuleiten, die schließlich das Verhalten des Systems bestimmt.
Daraus ergeben sich Größen (kinetische und potentielle Energie, verallgemeinerte Kräfte), die den mechanischen Anteil bestimmen und Größen ( Koenergie , Leistungen) zur Beschreibung des elektrischen Anteils. Dies bietet eine Kombination der mechanischen und elektrischen Teile mittels eines Energieansatzes. Als Ergebnis wird ein erweitertes Lagrange-Format erzeugt.
Verweise
- Dekan C. Karnopp; Donald L. Margolis; Ronald C. Rosenberg (1999). Systemdynamik: Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme . Wiley-Interscience. ISBN 0-471-33301-8.
- Sergey Edward Lyshevski (1999). Elektromechanische Systeme, elektrische Maschinen und angewandte Mechatronik . CRC. ISBN 0-8493-2275-8.
- AFM Sajidul Qadir (2013). Elektromechanische Modellierung von SEDM (Separat erregter Gleichstrommotor) und Leistungsverbesserung mit verschiedenen Industriesteuerungen . ISBN 978-1-304-22765-2.
