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Modellimplementierung durch Makromodellierung in den Netzwerksimulator Cadence-Spice

Für die Modellierung eines Einzelaktors und seiner Ansteuerung wurde stellvertretend aus den am Lehrstuhl vorhandenen Netzwerksimulatoren Cadence-Spice (cdsSpice) ausgewählt. Zur gemeinsamen Simulation des elektrischen und mechanischen Verhaltens eines Einzelaktors wurde das mechanische Verhalten durch Analogien und elektrische Ersatzschaltbilder implementiert. Das Entwurfssystem Analog Artist (im Cadence Design Framework II), worin der Simulator Cadence-Spice integriert ist, wurde zur Entwicklung von analogen und mixed-signal ICs geschaffen. Der Hauptnachteil des Simulators besteht darin, daß eine Analog-Behavior-Modeling-Erweiterung, wie sie z. B. in PSpice existiert, in Cadence-Spice nicht vorhanden ist. Somit übernehmen gesteuerte Quellen eine zentrale Rolle bei der Modellbildung. Die Implementierung komplexer Beziehungen wie Gl. (1) zur Drehmomentberechnung gestaltet sich damit aber zu aufwendig, da gesteuerte Quellen in Form von Tabellen oder Funktionen nicht zur Verfügung stehen. Daher wurde das elektrisch erzeugte Drehmoment bei Annahme eines auslenkungsunabhängigen Feldverlaufes berechnet und die Bewegungsdifferentialgleichung Gl. (2) zur Berechnung der Aktorreaktion auf das eingeprägte Moment durch Makromodelle implementiert (Abb. 3b). Angewendet wurden die implementierten Modelle u. a. zur Ermittlung der Spannungs-Winkel-Kennlinie und des dynamischen Verhaltens der Aktoren sowie zur Entwicklung von Ansteuerfunktionen für einen sägezahnförmigen Auslenkungsverlauf, wie er für eine Strahlablenkung bei zeilenweisem Bildaufbau notwendig ist. Für eine detaillierte Beschreibung der Makromodellierung und Modellimplementierung sei auf [19] verwiesen. Die Vorzüge des Analog Artist Design System liegen in der komfortablen Verwaltung von Modellen und deren Versionierung, dem Aufbau nutzerspezifischer Modellbibliotheken und der grafischen Eingabe hierarchischer Modelle. Die aufwendige Implementierung komplexer mathematischer Ausdrücke durch Makromodelle erwies sich für die Arraymodellierung als nicht praktikabel und wurde in der weiteren Arbeit nicht weiter verfolgt. Für die Modellierung des Arrays wurde die Modellimplementierung mit Hilfe der Hardwarebeschreibungssprache HDL-A des Netzwerksimulators Eldo untersucht.


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Joerg Albrecht
8/21/1997