雙電機驅動振動系統(tǒng)自同步與相位控制理論的研究.pdf

1、自從上世紀60年代,國內外學者對自同步振動系統(tǒng)的機電耦合特性就進行了大量的研究工作,得到了許多關鍵性的研究成果。但振動同步理論對電動機特性涉及比較少,而且建立的理論基礎是僅以雙偏心轉子相位為可變參數(shù),沒有涉及到系統(tǒng)運行過程的頻率俘獲。且僅能討論電動機的轉子轉動慣量及阻力系數(shù)相同的情況。而在生產實際過程中,即使相同型號的同一批電動機,其參數(shù)差異也在所難免。因此,利用機電耦合理論,進一步研究振動同步系統(tǒng)的動力學特征,發(fā)展自同步振動理論,為此

2、類機械系統(tǒng)的設計提供理論依據(jù),具有重要的理論研究意義和工程實際應用價值。
　　 本文主要研究了雙電機驅動振動系統(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)運用達朗伯原理,對慣性系統(tǒng)中兩偏心轉子的受力情況進行了分析,得出了同向回轉雙機驅動振動系統(tǒng)擺動運動、圓運動對兩轉子同步狀態(tài)的影響。根據(jù)振動系統(tǒng)運動特點,提出由機體兩對稱點加速度觀測兩偏心轉子相位差的方案,設計出了系統(tǒng)檢測電路,解決了自同步系統(tǒng)雙偏心轉子的相位差

3、檢測難的問題。利用PI控制器,設計出相位差控制系統(tǒng),通過計算機仿真證明上述方案的有效性。
　　 (2)運用機電耦合理論,研究了同向回轉和反向回轉雙機驅動振動系統(tǒng)自同步理論。首先,利用異步電動機電壓同步坐標系,導出了電動機穩(wěn)態(tài)運行時電磁轉矩與轉速的關系；其次,以兩轉子的平均旋轉頻率和相位的瞬時波動系數(shù)為變量,通過耦合動力學分析,導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、頻率和兩偏心轉子相位差計算的非線性方程組；最后,利用Routh-Hurwitz準則,得出系統(tǒng)同步的穩(wěn)定條件及實現(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子上,限制其轉速的增大,而另一半以驅動力矩形式作用在相位滯后的轉子上,限制其轉速的降低:當系統(tǒng)進入同步穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)時,系統(tǒng)俘獲力矩對系統(tǒng)不做功。