Ich verwende MODELSIM zur Simulation einer Steuerung für Antriebe und möchte die Regelschleife simulieren. Dazu muss allerdings auch Elektronik mitsimuliert werden - wenigstens im Groben. Die Elektronik steuert verschiedene Übertragersysteme für Stromimpulse, die erfasst und aufgezeichnet werden. Modelliert wird das bisher einfach durch ein Rechteck, dass durch den Startimpuls der VHDL-Schaltung ausgelöst wird, allerdings soll nun die Pulsform analysiert werden. Dafür bräuchte ich aber ein einigermassen stimmiges Verhalten der Übertrager, also magnetische Sättigung und Hysterese, weil die die Pulsform bestimmen. Mit Modelsim ist es grundsätzlich möglich, Modelle zu erstellen, die in Real rechnen. Mir stellt sich die Frage, ob es lohnt sich damit zu befassen und wie ich da rangehen könnte.
Dazu brauche ich aber einen anderen Simulator ....
Du kannst die eine Stimuli in Real rechnen das geht gut. VHDL-AMS braucht man dazu nicht. Du musst halt das Model selber beschreiben und rechnen.
Ich habe etwas vor im Bereich Simulation elektrischer Felder: Beitrag "Re: Matlab-Modelle in VHDL implementieren" Ich habe bereits MATLAB Modelle für die Wellen und Feldausbreitung. Das liesse sich auch für Spulen verwenden, meine ich. Was brauchst Du?
Bildverwursteler schrieb: > Ich habe bereits MATLAB Modelle für die Wellen und Feldausbreitung. Das bezieht sich sicher auf die Ausbreitung in Luft? Ich brauche die Verhältnisse im Material. > liesse sich auch für Spulen verwenden, meine ich. Was brauchst Du? So eine Art Spice Modell in VHDL würde ich mal sagen. Eine andere Möglichkeit wäre, mit SystemC zu arbeiten und C-Modelle zu verwenden, habe damit aber keine Erfahrungen.
HTI schrieb: > Ich brauche die Verhältnisse im Material. Welche Materialien sind das? Eisenkerne nehme ich an? >> liesse sich auch für Spulen verwenden, meine ich. Was brauchst Du? > So eine Art Spice Modell in VHDL würde ich mal sagen. SPICE Modelle lassen sich in VHDL-Simulatoren direkt nicht verwenden, weil sie - speziell bei Bauelementen mit Energiespeichern - auf differentiellen numerischen Modellen beruhen, die mit interativen Methoden gelöst werden, was die VHDL-Simulatoren nicht können. Auch VHDL-AMS arbeit nicht so. Die Modelle müssen zunächst umgeformt und zeitdiskret gemacht werden. Ich habe sowas mal für einige analoge Modelle wie Schwingungssysteme erfolreich gemacht. Die Simulation läuft dann im fs-Bereich und bildet das Verhalten dann in der groben ns-Betrachtung gut ab. Für magnetische Bauelemente ist das schwieriger. Wäre einen eigenen Artikel wert. Ich habe diesbezüglich mal etwas geforscht und mir ein VHDL-Modell für weichmagnetische Werkstoffe und die typischen Hystereskurven erarbeitet. > Eine andere Möglichkeit wäre, mit SystemC zu arbeiten und C-Modelle zu > verwenden, habe damit aber keine Erfahrungen. Wäre mal interessant.
Bildverwursteler schrieb: > Ich habe bereits MATLAB Modelle für die Wellen und Feldausbreitung. Das > liesse sich auch für Spulen verwenden, meine ich. Was brauchst Du? Das interessiert mich! Ich wäre da an einer Zusammenarbeit interessiert. Ich bin gerade mit der Berechnung von SDR-Modulationen zu Gange und wir überlegen, ein passendes Testquipment zu bauen. So einen art von Stimuligenerator für Radarwellen. Juergen Schuhmacher schrieb: > Für magnetische Bauelemente ist das schwieriger. Wäre einen eigenen > Artikel wert. Ich habe diesbezüglich mal etwas geforscht und mir ein > VHDL-Modell für weichmagnetische Werkstoffe und die typischen > Hystereskurven erarbeitet. Wie bildest Du eine solche DGL in VHDL ab? Könnte man dazu mal was sehen?
Klaus L. schrieb: > So einen art von > Stimuligenerator für Radarwellen. Könnte man komplett in Software machen und in eine DataAcquisitionSystem reinspielen. Im Prinzip nur ein Mehrkanal-DAC mit Wertespeicher, beschrieben aus MATLAB. Viele Systeme haben C-kompatible Interfaces zu MATLAB, bzw passende GUIs und Libs. Wir haben vor längerer Zeit sowas OEM produziert, für LIDAR.
Juergen S. schrieb: > HTI schrieb: > VHDL-Modell für weichmagnetische Werkstoffe Könntest du mir einen Tipp geben, wie das aussehen kann? Ich brauche etwas Einfaches, das keine grosse Rechenzeit beansprucht...
Das Simulieren von Spulen und Übertragern ist aus zwei Gründen nicht trivial: Erstens sind sie stark nichtlinear und wie Du schon erwähnt hast, hysteretisch und obendrein sind es Energiespeicher und damit frequenzabhängig. Ich habe mich damit schon beruflich befasst und Kerne vermessen. Die entstehenden Kurven sind auch mit guten Simulatoren nur schwer nachzubilden. Das in SPICE integrierte Modell von Jiles und Atherton konnte das auch nicht gut genug und ihm fehlte zudem die Frequenzabhängigkeit. Man musste die Parameter für jede Frequenz einzeln neu bestimmen, um die Kurve anzupassen. Damit sind natürlich nur Simulationen mit statischen Frequenzen einigermassen realitätsnah. Eine Erweiterung gabe es in einer Publikation über das Preissach-Modell, mit dem die Frequenzabhängigkeit nachgebildet wurde, mit dem aber der Simulator nicht zurecht kam. Ich habe das später mal in C nachgebaut und fand, dass es den Charakter der BH-Kurven gut abbildet, es aber so gut wie unmöglich ist, die Verlaufsformen der Kurzen über die Frequenz (Deformation) einem realen Kernmaterial anzupassen. Wenn man von einer einfachen Anordnung (Spule<->Kern<->Spule) weggeht und zu einem M-Kern etwas Ähnlichem über geht, läuft das Modell komplett aus dem Ruder. Ich empfehle daher, bei SPICE eine Art "Monte Carlo Analyse" zu verwenden, indem man mit mehreren Modellen das Verhalten der Anordnung einkapselt und Extremfälle simuliert und sich einen Eindruck über die möglichen Verhaltseffekte zu verschaffen. Eine weitere Möglichkeit ist, die Modelle zu morphen, indem man mehrere Modelle als "Stützstellen" generiert und bei den Frequenzen interpoliert, oder (was auch in Spice bedingt geht), die Modelle generisch mit Parametern zu verändern. Dabei gibt es aber zwei Probleme: Du kannst simulationstechnisch nur einen Sweep beherrschen, weil irgendwelche Eingangssinale ja fourriertechnisch aus wechselnden Freuquenzen bestehen, die ihre Phase ändern und zudem musst Du im Modell dafür sorgen, dass die Differentiale stetig sind, weil man sonst von einer Simulationsschleife in die nächste Sprünge generiert, die Oberwellen erzeugen und völlig falsche Ergebnisse liefern. Das müsste dann durch Glättung der Rechenergebnisse in der Simulation selbst erfolgen, was eine eigene Software erfordert. In Spice geht das definitiv nicht. Ungeachtet der konzeptionellen Probleme wirst du rasch an die Rechzeitgrenze stossen, vor allem, was Echtzeitberechung anbelangt: >VHDL-Modell Für die Echtzeitverfolgung einer Stromregelung habe ich mal ein solches Modell entwickelt, das auf der Basis eines trägen Schwingungsmodells, mit Hysteres und Energiespeicher (DGL 2.Ordnung) arbeitet und vorausberechnet, wann ein Schwingkreis umschalten muss. Das war genügend genau, um das Verhalten vorauszusagen und zu erkennen, um die Regelung noch im Normalbetrieb arbeitet. Wenn man es mit stimulierten Frequenzen durchspielt, bekommt auch in der Tat einen täuschend echten BH-Kurven- und UI-Signalverlauf, wie bei den echten Messungen und es ist näher an der Realität, als alles andere, was ich kenne. Allerdings sind die Parameter komplett intuitiv und abgesehen von einem virtuellen µ nicht direkt an physikalische Grössen gekoppelt. Sie müssen manuell an Messungen adaptiert werden, allerdings habe ich im eigenen Modell auch genügend Freiheitgrade, um das zu tun. Trotzdem läuft die Simulation mittlfristig der Realität weg. Insbesondere bei selbschwingenen Systemen kommt da rasch was anderes raus und muss bei Echtzeitverfolgungen immer wieder durch reale Messungen justiert werden. Wie gesagt, das ist nicht trivial! > was Einfaches, das keine grosse Rechenzeit beansprucht dürfte schwer werden :-)
Software Manager schrieb: > Könnte man komplett in Software machen und in eine DataAcquisitionSystem > reinspielen. Im Prinzip nur ein Mehrkanal-DAC mit Wertespeicher, > beschrieben aus MATLAB. Aber nicht in Echtzeit. Bei Weitem nicht.
Schau doch mal hier: Kein Plan wie aufwendig die Simulation da gemacht ist: http://www.falstad.com/circuit/src.zip Gruß Jonas
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