雙電機(jī)驅(qū)動振動系統(tǒng)自同步與相位控制理論的研究.pdf

1、自從上世紀(jì)60年代,國內(nèi)外學(xué)者對自同步振動系統(tǒng)的機(jī)電耦合特性就進(jìn)行了大量的研究工作,得到了許多關(guān)鍵性的研究成果。但振動同步理論對電動機(jī)特性涉及比較少,而且建立的理論基礎(chǔ)是僅以雙偏心轉(zhuǎn)子相位為可變參數(shù),沒有涉及到系統(tǒng)運(yùn)行過程的頻率俘獲。且僅能討論電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量及阻力系數(shù)相同的情況。而在生產(chǎn)實(shí)際過程中,即使相同型號的同一批電動機(jī),其參數(shù)差異也在所難免。因此,利用機(jī)電耦合理論,進(jìn)一步研究振動同步系統(tǒng)的動力學(xué)特征,發(fā)展自同步振動理論,為此

2、類機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),具有重要的理論研究意義和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文主要研究了雙電機(jī)驅(qū)動振動系統(tǒng)的自同步與相位控制理論,主要完成了以下幾個方面的工作:(1)運(yùn)用達(dá)朗伯原理,對慣性系統(tǒng)中兩偏心轉(zhuǎn)子的受力情況進(jìn)行了分析,得出了同向回轉(zhuǎn)雙機(jī)驅(qū)動振動系統(tǒng)擺動運(yùn)動、圓運(yùn)動對兩轉(zhuǎn)子同步狀態(tài)的影響。根據(jù)振動系統(tǒng)運(yùn)動特點(diǎn),提出由機(jī)體兩對稱點(diǎn)加速度觀測兩偏心轉(zhuǎn)子相位差的方案,設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)檢測電路,解決了自同步系統(tǒng)雙偏心轉(zhuǎn)子的相位差

3、檢測難的問題。利用PI控制器,設(shè)計(jì)出相位差控制系統(tǒng),通過計(jì)算機(jī)仿真證明上述方案的有效性。
　　 (2)運(yùn)用機(jī)電耦合理論,研究了同向回轉(zhuǎn)和反向回轉(zhuǎn)雙機(jī)驅(qū)動振動系統(tǒng)自同步理論。首先,利用異步電動機(jī)電壓同步坐標(biāo)系,導(dǎo)出了電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系；其次,以兩轉(zhuǎn)子的平均旋轉(zhuǎn)頻率和相位的瞬時(shí)波動系數(shù)為變量,通過耦合動力學(xué)分析,導(dǎo)出了自同步振動系統(tǒng)的頻率俘獲的方程,并提出“俘獲力矩”的概念,給出了實(shí)現(xiàn)頻率俘獲的條件,得到了系統(tǒng)俘獲

4、頻率和兩偏心轉(zhuǎn)子相位差計(jì)算的非線性方程組；最后,利用Routh-Hurwitz準(zhǔn)則,得出系統(tǒng)同步的穩(wěn)定條件及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)振動同步傳動的條件。
　　 (3)根據(jù)理論分析,得出自同步振動系統(tǒng)頻率俘獲力矩的特征:即系統(tǒng)頻率力矩與兩偏心轉(zhuǎn)子相位差正弦值之積的一半,以阻力矩形式作用在相位超前的轉(zhuǎn)子上,限制其轉(zhuǎn)速的增大,而另一半以驅(qū)動力矩形式作用在相位滯后的轉(zhuǎn)子上,限制其轉(zhuǎn)速的降低:當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入同步穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),系統(tǒng)俘獲力矩對系統(tǒng)不做功。