机电控制技术(2)

1、M T L T 2.1.1 单轴系统的运动方程式 根据牛顿第二定律 dt d JTT LM g GDD g G mJ 42 2 2 2 2 GD dt dnGD TT LM 375 2 n 60 2 2.1.2 系统的运动状态分析 电动机的输出转矩 dt dnGD TTT LMd 375 2 2.1.3 系统的运动方向 定义：对于电动机的转矩 ，电动机的转矩方向与 转速方向相同时为正，为拖动转矩；相反为负，为制 动转矩。对于负载转矩 ，当负载转矩与转速方向相 反为正，为拖动转矩；反之为负，为制动转矩。 M T L T 由于系统中存在多根轴，不同轴上具有不同的转动惯量和 转矩，因而就不可能用一个

2、方程来描述。 处理方法：物理量的折算。即将多轴系统等效成单轴系统， 将各轴上的相关物理量折算到一根轴上。工程上一般折算到 电机轴上，从而将系统折算成最简单的单轴系统。这些物理 量有负载转矩、转动惯量（质量）、刚度、阻尼等。 在负载转矩上负载转矩和转速之间的函数关系，称 为负载的机械特性。 2.3.1 恒转矩型机械特性 所谓恒转矩负载特性，是指负载转矩与其转速n无关 的机械特性。 特点：负载转矩为常数，是因摩擦、非弹性体的压缩、 拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩。 典型生产机械：机床的进给机构、起重机械的提升机 构、皮带运输机等。 分类：反抗性和位能性恒转矩负载。 反抗性恒转矩负载的转矩作用方向

3、随转动方向的改变 而改变。其方向恒与运动方向相反，运动方向发生改 变时，负载转矩的方向也会随着改变，因而它总是阻 碍运动的。摩擦性负载就是典型的反抗性恒转矩负载， 所以反抗性恒转矩负载也称为摩擦转矩负载。 位能性恒转矩负载的转矩方向不随转动方向的改变而 改变，它是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭 转等作用所产生的负载转矩。位能转矩的作用方向恒 定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相 反方向便促进运动。 2.3.2 离心机型机械特性 凡是按离心力原理工作的机械，如离心式鼓风机、 水泵等，它们的负载转矩与转速的平方成正比，即 2 CnTL 其中C为常数。考虑到轴上的摩擦转矩，实际通风机

4、的 机械特性为： 2 0 CnTTL 2.3.3 恒功率型机械特性 此类机械的负载转矩与转速成反比，即 n K TLPnTK L 或 如图所示，图中曲线1为电动机 的机械特性，曲线2为负载机械特 性（恒转矩型）。稳态时系统应 处于匀速运动状态，此时电动机 轴上的拖动转矩 和折算到电机 轴上的负载转矩 大小相等，方 向相反，相互平衡。电动机机械 特性曲线和生产机械特性曲线交 于点a和b，此交点即为拖动系统 的平衡点。其中a点是系统的稳定 工作点，b点不是。 M T L T 充分必要条件： （1）电动机的机械特性曲线和生产机械的特性曲线 有交点（即拖动系统的平衡点）。 （2）当转速大于平衡点所对应

5、的转速时，应有 。 只有满足上述2个条件的平衡点，才是拖动系统的 平衡点，即只有这样的特性配合，系统在受外界干扰 后，才具有恢复到原平衡状态的能力而进入稳定运行。 M T L T M T L T 运行中的机电传动系统有两种状态： （1）稳定的状态（静态） 系统处于静态时动态转矩 为零，即系统中拖动转矩（电动机的转矩）与负载转 矩相平衡，系统一恒速运转。 （2）变动的状态（动态） 当系统中拖动转矩或负载 转矩发生变化时，存在动态转矩而处于动态，速度处 于变化之中。 系统由一个稳定运转状态变化到另一个稳定运转状 态他，这个变化过程称为过渡过程。 研究过渡过程的意义： （1）缩短过渡过程，提高生产率。 （2）满足安全性、舒适性要求。 （