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SIMULAÇÕES EM ENGENHARIA ELÉTRICA

 

 

 

 

 

 

 

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MOTOR DC

FUNÇÕES TRANSFERÊNCIA E MODELO POR VARIÁVEIS DE ESTADO

A função de transferência tensão-velocidade, G_{1}\left ( s \right ), é:


G_{1}\left ( s \right )=\frac{\Omega\left ( s \right ) }{V\left ( s \right )}=\frac{K_{t}}{\left ( s\cdot L_{a} +R_{a}\right )\left ( s\cdot J+B \right )+K_{e}\cdot K_{t}}

Multiplicando G_{1}\left ( s \right ) por \frac{1}{s}, obtém-se a função de transferência tensão-posição, H_{1}\left ( s \right ) :

H_{1}\left ( s \right )=\frac{\Omega\left ( s \right ) }{V\left ( s \right )}\cdot \frac{1}{s}=\frac{K_{t}}{s\cdot \left ( s\cdot L_{a} +R_{a}\right )\left ( s\cdot J+B \right )+s\cdot K_{e}\cdot K_{t}}

A função de transferência torque da carga-velocidade, G_{2}\left ( s \right ), é:

G_{2}\left ( s \right )=\frac{\Omega \left ( s \right )}{T_{f}\left ( s \right )+T_{L}\left ( s \right )}=\frac{-\frac{1}{s\cdot J+B}}{1+\frac{K_{e}\cdot K_{t}}{\left ( s\cdot L_{a} +R_{a}\right )\left ( s\cdot J+B \right )}}

Multiplicando G_{2}\left ( s \right ) por \frac{1}{s}, obtém-se a função de transferência torque da carga-posição, H_{2}\left ( s \right ):

H_{2}\left ( s \right )=\frac{\Omega \left ( s \right )}{T_{f}\left ( s \right )+T_{L}\left ( s \right )}\cdot \frac{1}{s}=\frac{-\frac{1}{s\cdot J+B}}{s+\frac{s\cdot K_{e}\cdot K_{t}}{\left ( s\cdot L_{a} +R_{a}\right )\left ( s\cdot J+B \right )}}

O sistema pode ser representado também na forma de espaço de estados, usando como variáveis de estado a velocidade angular e a corrente de armadura. A tensão de armadura é tratada como entrada e a velocidade angular como saída.

\frac{d}{dt}\begin{bmatrix} \dot{\theta }\left ( t \right )\\ i\left ( t \right ) \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -\frac{B}{J} & \frac{K_{t}}{J}\\ -\frac{K_{e}}{L_{a}} & \frac{R_{a}}{L_{a}} \end{bmatrix}\cdot \begin{bmatrix} \dot{\theta }\left ( t \right )\\ i\left ( t \right ) \end{bmatrix}+\begin{bmatrix} 0\\ \frac{1}{L_{a}} \end{bmatrix}\cdot v\left ( t \right )

y\left ( t \right ) = \begin{bmatrix} 1 & 0 \end{bmatrix}\cdot \begin{bmatrix} \dot{\theta }\left ( t \right )\\ i\left ( t \right ) \end{bmatrix}


Entre com os parâmetros do motor para determinar os dois modelos:

R_{a}=  \Omega     J= kg.m2     L_{a}= H     B=  kg.m2/s

K_{t}=K_{e}=   Nm/A


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