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Pruebas virtuales de los sistemas de propulsión

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SOFTWARE DE SIMULACIÓN SIMULINK

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¿Cómo se comportará realmente el accionamiento en la aplicación real? En el caso de los motores de corriente continua sin escobillas de FAULHABER, esta pregunta puede responderse sin ningún tipo de hardware. Recientemente se han añadido como módulos virtuales a una biblioteca y pueden integrarse en aplicaciones modeladas utilizando el software de simulación Simulink. El comportamiento simulado sirve como indicador de la situación real. Basta con unos pocos clics para "probar" distintas unidades. Esto facilita enormemente el proceso de desarrollo.

Tomemos como ejemplo un dron de transporte utilizado en logística. Sus accionamientos deben satisfacer elevadas exigencias dinámicas para permitir un control preciso y sensible del objeto volador. Deben responder sin retardo perceptible, suavemente y con una fuerza definida con precisión. Por tanto, los motores que accionan estas aplicaciones de alta precisión tienen que cumplir unas expectativas muy altas. Sus accionamientos deben satisfacer elevadas exigencias dinámicas para permitir un control preciso y sensible del objeto volador. Deben responder sin retardo perceptible, suavemente y con una fuerza definida con precisión. Por tanto, los motores que accionan estas aplicaciones de alta precisión tienen que cumplir unas expectativas muy altas.

Ahorra tiempo y reduce riesgos

El dron de transporte es sólo uno de los muchos ejemplos de aplicaciones para los que la simulación del sistema de accionamiento durante la fase de desarrollo constituye una valiosa herramienta. Lo que importa aquí no es sólo el comportamiento del motor, que puede modelarse con un esfuerzo razonable basándose en los parámetros de la hoja de datos. Un sistema de accionamiento completo también requiere la emulación del sistema de sensores y el control. La emulación realista de estos componentes ayuda a reducir los ensayos exhaustivos con accionamientos físicos.

FAULHABER es el primer proveedor de micromotores de alta calidad que ofrece la posibilidad de simular la situación de la aplicación de forma realista en una fase temprana del desarrollo. Para ello cuenta con un software de simulación que utilizan muchos desarrolladores de todo el mundo: Simulink ofrece un entorno denominado diagrama de bloques con interfaz gráfica en el que es posible realizar simulaciones con modelos virtuales sin necesidad de programación. "Varias soluciones pueden probarse rápida y fácilmente en un entorno integrado. Esto permite adaptar el concepto de desarrollo a la aplicación real en una fase muy temprana", explica el ingeniero de aplicaciones Marc Lux.

Integración del sistema de sensores y el control

Él mismo creó la base para probar los accionamientos FAULHABER utilizando Simulink. Compiló una biblioteca de componentes en la que se almacenan todos los motores de corriente continua sin escobillas de la gama de productos, junto con los codificadores y controladores de movimiento correspondientes. "Un motor consta de un subsistema eléctrico y otro mecánico. Las correlaciones pueden describirse mediante ecuaciones matemáticas. En el modelo, las ecuaciones de los subsistemas están interconectadas, igual que los componentes cuando se monta un motor físico."

Al modelar las influencias típicas de varios sistemas de sensores, es posible simular una característica de velocidad realista. Los clientes también pueden utilizar los modelos de accionamiento para desarrollar sus propios controladores para accionar los motores FAULHABER sin escobillas. Aunque esto no sustituye a las pruebas con motores físicos, este método basado en modelos reduce significativamente el tiempo y los riesgos asociados al desarrollo.

Para la simulación de un sistema de accionamiento controlado con componentes FAULHABER, la biblioteca proporciona módulos para el control del par, la velocidad y el movimiento. Los controladores de movimiento de la generación 3.0, que incluyen, por ejemplo, los modelos MC 3001, MC 3603 y MC 5005, constituyen la base. En combinación con un motor de la biblioteca y una inercia de carga configurable, pueden determinarse los mismos parámetros de controlador que los existentes en un Motion Controller físico. Mediante la simulación del sistema de accionamiento completo es posible, por ejemplo, establecer tiempos de posicionamiento realistas, adaptar los parámetros del controlador o comparar el comportamiento del accionamiento cuando se aplican conceptos diferentes.

Práctica caja de herramientas

Para facilitar el uso de la simulación, Marc Lux ha desarrollado una caja de herramientas Matlab. Matlab es una plataforma de programación y cálculo numérico. Los scripts creados con esta plataforma pueden utilizarse para simular con Simulink. La caja de herramientas virtual contiene, entre otras cosas, los distintos modelos de accionamiento, scripts y tablas para calcular los parámetros de los controladores y motores, así como interfaces gráficas para combinar intuitivamente los elementos necesarios para la simulación.

La biblioteca Simulink está disponible en línea para los clientes de FAULHABER desde principios de año. Su objetivo es complementar las herramientas existentes, como la calculadora de accionamientos de FAULHABER. Puede utilizarse para seleccionar un sistema de accionamiento, así como para la integración basada en modelos en la aplicación real. No menos importante, la simulación también se puede utilizar para crear un gemelo digital del accionamiento y utilizar este gemelo para funciones avanzadas en el contexto de IoT e Industria 4.0.