LabRobo-06(2026) (2)

1. Лабораторная работа №6:

Механическая модель
двигателя NXT в SciLab
2026 г.

2. Дифференциальное уравнение модели

M st
M st
J
nls
M st - стартовый момент ротора двигателя (входной параметр)
nls - максимальная угловая скорость ротора не нагруженного двигателя
J
- момент инерции ротора двигателя (конструктивная постоянная)
t - угловая скорость ротора двигателя (выходной параметр)
t - угловое ускорение ротора двигателя
Начальные условия
M st
.
t 0 : 0 0, 0
J

3. Среда Scilab

Scilab – пакет прикладных математических программ,
предоставляющий
открытое
окружение
для
инженерных
(технических) и научных расчётов. Это самая полная
общедоступная альтернатива MATLAB.

4. Определение момента инерции ротора

2
m r
J
2
m – масса ротора, кг;
r – радиус ротора, м
Масса ротора определяется взвешиванием:
m 17 10 3 кг
Радиус ротора определяется штангенциркулем:
r 11 10 3 м
J 1.03 10
6
кг м
2

5. Приведенный момент инерции электропривода NXT

Модель редуктора

6.

Уравнения модели редуктора
M elm F1 r1 J1 1
F1 r2 F2 r2 J 2 2
F2 r3 M oth J 3 3
Решение
r
r
M elm 3 M oth J1 3
r1
r1
2
2
r3
J 2 J 3 3
r2
2
где
2
r
r
J real J1 3 J 2 3 J 3
r1
r2
Для случая: J1 J 2
m r3
M el M oth J real 3
r1
- приведенный момент инерции
J1 J 3
1
J real J1
3
2

7. Начальное определение параметров модели в Scilab

8. Визуальное моделирование в Scilab: Xcos

Создание модели Xcos
M st
M st
nls
J
Интегрирующее звено
t
t

9. Механическая модель двигателя NXT в Xcos

M st
J t
M st
nls
J
t
t

10. Результаты моделирования в Xcos

11. Идентификация механической модели двигателя

t
t nls 1 exp
Tm
интегрирование
nls t nls Tm e
t
Tm
nls Tm

12. Программа сбора данных в BricxCC

13. Временная задержка в модели двигателя NXT

tk
t
t k 1

14. Задание к лабораторной работе

1. С помощью среды Bricx Command Center создайте программу для регистрации
данных энкодера у двигателя NXT при его включении на полную мощность.
Откомпилируйте программу, загрузите на контроллер NXT и выполните. Файл с
результатом регистрации с помощью Explorer-NXT скопируйте в Вашу папку на
ПК.
2. В соответствие со слайдом 11 подготовьте в среде Scilab:SciNote программу для
идентификации параметров двигателя NXT: T_m и w_nls. Выполните расчет
приведенного момента M_st для коэффициента редукции n=48. Полученные
значения включите в отчет по лабораторной работе.
3. В среде Scilab:Xcos постройте механическую модель двигателя NXT. Добавьте в
схему модели элементы типа “To workspace” для сохранения результатов
моделирования зависимостей от времени углового ускорения, угловой скорости
и угла поворота выходного вала двигателя NXT.
4. В редакторе SciNotes напишите сценарий построения графиков углового
ускорения, угловой скорости и угла поворота от времени. В сценарий добавьте
команды для настройки меток осей и заголовка.
5. Изучите слайд 13. На основе изображенной там схемы на языке Python постройте
программу, реализующую механическую модель двигателя NXT. Результаты
работы программы отобразите в виде графика. Программу на языке Python
включите в отчет по лабораторной работе.