Im Wandel hin zur Industrie 4.0 gewinnt die Simulation von Antriebssystemen zunehmend an Bedeutung, um die Produktentwicklungsarbeit zu vereinfachen. Faulhaber bietet deshalb eine neue Bibliothek für Matlab Simulink an, mit der sich die DC-Motoren des Anbieters virtuell modellieren lassen. Simulink liefert hierfür eine Blockdiagrammumgebung mit grafischer Oberfläche, in der Simulationen mit virtuellen Modellen ohne Programmieraufwand erstellt werden können.
In der Komponenten-Bibliothek sind alle bürstenlosen DC-Motoren von Faulhaber mit den passenden Encodern und Motion-Controllern hinterlegt. Zusammenhänge lassen sich mittels mathematischer Gleichungen beschreiben. Im Modell werden dann diese Gleichungen für die Teilsysteme miteinander verbunden, genau wie die Einzelteile bei der Montage eines physischen Motors.
Sensorsystem und Regelung einbinden
Durch die Modellierung typischer Einflüsse verschiedener Sensorsysteme ist es möglich, einen realistischen Drehzahlverlauf zu simulieren. Die Antriebsmodelle können Anwender auch nutzen, um eigene Regler zur Ansteuerung der bürstenlosen DC-Motoren zu entwickeln. Das ersetzt zwar nicht den Test an physischen Motoren, doch Zeitaufwand und Risiken bei der Entwicklung lassen sich deutlich reduzieren.
Für die Simulation eines geregelten Antriebssystems gibt es Bausteine zur Drehmoment-, Drehzahl- und Positionsregelung. Die Grundlage liefern Motion-Controller der Generation 3.0, zu der unter anderem die Modelle MC 3001, MC 3603 und MC 5005 gehören. In Verbindung mit einem Motor aus der Bibliothek und einer konfigurierbaren Lastträgheit lassen sich die gleichen Regelparameter ermitteln, die in einem physischen Motion-Controller zum Tragen kommen. So ist es beispielsweise möglich, realitätsnahe Positionierzeiten zu bestimmen, die Regelparameter anzupassen oder das Verhalten des Antriebs beim Einsatz unterschiedlicher Konzepte zu vergleichen.
Digitale Zwillinge erstellen
Die Simulink-Bibliothek steht Nutzern online zur Verfügung. Sie ist als Ergänzung zu bereits existierenden Tools wie dem Drive Calculator gedacht und lässt sich sowohl bei der Auswahl eines Antriebssystems als auch bei der modellbasierten Einbindung in die eigentliche Anwendung verwenden.
Zudem kann die Simulation dazu dienen, einen digitalen Zwilling des Antriebs zu schaffen. Dieser kann dann für erweiterte Funktionen im Rahmen von IoT und Industrie 4.0 genutzt werden.
