[发明专利]基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型的构建方法，包括：按照步进电机伺服控制系统的拓扑结构分解所述系统，得到多种模型；根据所述多种模型，利用Modelica语言开发所述系统中对应的模型，构建基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型。本发明利用Modelica语言来开发系统中对应的模型，在建模过程中只需考虑模型中的变量和方程，而无需关注模型求解细节，有效降低了系统建模的复杂度；同时，Modelica模型采用微分、代数和离散方程的数学描述，具备通用性、开放性和标准化的特点，可重用性、可重构性、可扩展性好。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型的构建方法。

背景技术

步进电机作为一种受电脉冲控制而转动一定角度的特种电机，其位移与输入数字脉冲的个数成严格的正比关系。步进电机具有调速范围宽、定位精度高、控制简单等特点，已广泛应用于汽车自动化生产线、发动机巡航控制系统、电控悬架、飞行姿态控制等工业场景中，是现代工业自动化系统中不可缺少的重要元件。

目前，在步进电机位置伺服控制系统验证仿真时，大多采用过程式建模(因果建模)的思想，利用过程式编程语言如M语言、C语言等对模型建模与求解，虽然满足了工程实际需求，但对工程师而言，不仅要掌握模型的数学推导与过程分解，还需要明确求解顺序、系统解耦与求解等过程，大大增加了工作量；并且，最后得到的模型与系统实际拓扑可能相差甚远，且所开发模型的可重用性、可重构性和可扩展性较差。

因此，相关技术中采用过程式建模构建步进电机伺服控制系统模型，存在工作量复杂，所开发模型的可重用性、可重构性和可扩展性较差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型的构建方法，以解决在构建步进电机伺服控制系统模型时存在的工作量复杂，所开发模型的可重用性、可重构性和可扩展性较差的问题。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型的构建方法，包括：

按照步进电机伺服控制系统的拓扑结构分解所述系统，得到多种模型；

根据所述多种模型，利用Modelica语言开发所述系统中对应的模型，构建基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型。

可选地，在按照步进电机伺服控制系统的拓扑结构分解所述系统之前，所述方法还包括：

根据步进电机伺服控制系统的任务，确定所述系统的模型目标；

根据所述系统的工作原理，构建概念模型。

可选地，所述按照步进电机伺服控制系统的拓扑结构分解所述系统，得到多种模型，包括：

按照所述系统的拓扑结构和物理特性，将所述系统通过数据抽象、接口分离和模块化设计分解，分解为多种一级模型，所述一级模型包括通用组件模型、基础元件模型、典型模块模型和系统模型；

遵循组件特性、元件特性、典型模块特性和系统类型的划分原则，对所述一级模型进行二次分解，得到二级模型；

其中，所述数据抽象为将所述系统模型中的共有特征抽离出来用一个抽象模型进行表达，所述接口分离为将不同组件与所述典型模块模型分开进行建模，在模型实例化的过程中声明组件属性，所述模块化设计分解包括所述步进电机伺服控制系统中分解出通用组件模型、基础元件模型、典型模块模型和系统模型。

可选地，所述根据所述多种模型，利用Modelica语言开发所述系统中对应的模型，构建基于Modelica的步进电机伺服控制系统模型，包括：

利用Modelica语言开发所述系统中的通用组件模型，所述系统中的通用组件模型包括接口库、函数库、图标库和传感器库；