СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ НА ОСНОВЕ SIMULINK И UNITY3D

Авторы

  • Го Цихуй Южно-Уральский государственный университет
  • Чжан Цзыхань Южно-Уральский государственный университет
  • И.Ю. Холодилин Южно-Уральский государственный университет
  • Вэнь Чэньфэй Южно-Уральский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.14529/power240303

Ключевые слова:

моторные приводы, цифровые двойники, Simulink, человеко-компьютерное взаимодействие, моделирование движения

Аннотация

Simulink - это хорошо известное программное обеспечение для моделирования электрооборудования, широко используемое при изучении электрических машин. Однако оно ограничено в предоставлении результатов и не способно отобразить реальные эффекты движения физических двигателей. В данной работе разработана система математического моделирования в Simulink и система виртуального 3D-моделирования в Unity3D для двигателя постоянного тока с раздельным возбуждением, основанная на концепции цифровых двойников. Система передачи данных между Simulink и 3D-платформой создана на основе протокола UDP, обеспечивая бесперебойное взаимодействие между этими двумя системами. В ходе эксперимента по моделированию двигателя виртуальная экспериментальная платформа демонстрирует высокую скорость реакции и точность. Система виртуального 3D-моделирования может принимать входные данные из модели двигателя Simulink и получать результаты расчетов в реальном времени. Эти результаты затем загружаются в 3D-модель двигателя для визуализации соответствующих движений. Пользователи могут настраивать модель Simulink в соответствии со своими специфическими требованиями и отображать соответствующие рабочие эффекты через виртуальную 3D-систему с использованием независимой системы передачи данных. Виртуальная экспериментальная платформа использует 3D-модель для воспроизведения рабочего состояния двигателя и интуитивного трехмерного представления экспериментальных результатов. Это позволяет преодолеть ограничения по времени и доступному оборудованию.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Го Цихуй, Южно-Уральский государственный университет

аспирант кафедры электропривода и мехатроники

Чжан Цзыхань, Южно-Уральский государственный университет

аспирант кафедры электропривода и мехатроники

И.Ю. Холодилин, Южно-Уральский государственный университет

преподаватель кафедры электропривода и мехатроники

Вэнь Чэньфэй, Южно-Уральский государственный университет

аспирант кафедры электропривода и мехатроники

Библиографические ссылки

Князева Г.В. Виртуальная реальность и профессиональные технологии визуализации // Вестник Волжского университета имени В.Н. Татищева. 2010. № 15. С. 68–76.

Кычкин А.В., Даденков Д.А., Билалов А.Б. Автоматизированная информационная система полуна-турного моделирования статической нагрузки электроприводов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, си-стемы управления. 2013. № 8. С. 73–83.

Electric Machines Virtual Laboratory: Testing of DC Motor / R. Badarudin, D. Hariyanto, M. Ali, S. Meunmany // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2111, no. 1. P. 012041. DOI: 10.1088/1742-6596/2111/1/012041

Фешин Б.Н., Ковальский А.А. Разработка виртуально-аппаратного стенда, имитирующего систему управления электроприводами насосных агрегатов // Труды университета. 2014. № 2. С. 106–109.

Совершенствование лабораторного практикума обучения студентов по направлению подготовки «Электромеханика» / В.И. Бондаренко и др. // Электротехнические системы и комплексы. 2012. № 20. С. 412–437.

A Virtual Laboratory of D.C. Motors for Learning Control Theory / J.J. Fuertes, M. Domínguez, M.A. Prada et al. // International Journal of Electrical Engineering & Education. 2013. Vol. 50 (2). P. 172–187. DOI: 10.7227/IJEEE.50.2.6

From understanding a simple DC motor to developing an electric vehicle AI controller rapid prototype us-ing MATLAB-Simulink, real-time simulation and complex thinking / P. Ponce et al. // Frontiers in Education. 2022. Vol. 7. P. 941972. DOI: 0.3389/feduc.2022.941972

Даденков Д.А., Солодкий Е.М., Шачков А.М. Моделирование системы векторного управления асин-хронным двигателем в пакете MATLAB/Simulink. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2014. № 11. С. 117–128.

Li Junfeng, Wu Qinghui, Liu Jie. Design and development of “Motor Drag” virtual laboratory based on Unity3D // Foreign Electronic Measurement Technology. 2016. Vol. 35 (10). P. 87–90. DOI: 10.19652/j.cnki.femt.2016.10.019

Huo J, Yue X. Retracted: Research and implementation of mechanical virtual experiment teaching plat-form // International Journal of Electrical Engineering & Education. 2023. Vol. 60 (1_suppl). P. 3895–3910. DOI: 10.1177/00207209211002077

From understanding a simple DC motor to developing an electric vehicle AI controller rapid prototype using MATLAB-Simulink, real-time simulation and complex thinking / P. Ponce, R. Ramirez, M.S. Ramirez et al. // Frontiers in Education. 2022. Vol. 7. P. 941972. DOI: 10.3389/feduc.2022.941972

Motion Simulation of Electric Tracked Vehicle Based on Virtual Reality Fusion / H. Du, Q. Jiang, Y. Ruan et al. // 2022 8th International Conference on Virtual Reality (ICVR). IEEE, 2022. P. 163–167.

Digital twin of an electrical motor based on empirical performance model / A. Rassõlkin, V. Rjabtšikov, T. Vaimann et al. // 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). IEEE, 2020. P. 1–4.

Загрузки

Опубликован

09/30/2024

Как цитировать

[1]
Цихуй, Г., Цзыхань, Ч., Холодилин, И. и Чэньфэй, В. 2024. СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ НА ОСНОВЕ SIMULINK И UNITY3D. Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика». 24, 3 (сен. 2024), 20–32. DOI:https://doi.org/10.14529/power240303.