机电系统动态特性数学模型

1、机电系统的动力学必须包括以下三方面内容：机电系统的动力学必须包括以下三方面内容：（1 1）系统的物理描述；）系统的物理描述；（2 2）系统运动微分方程的推导；）系统运动微分方程的推导；（3 3）符合所关心的运动条件的方程解。）符合所关心的运动条件的方程解。1、元件方程、元件方程（1）系统元件的分类）系统元件的分类 a. 能源（力、电压或电流）；能源（力、电压或电流）； b. 能量储存元件（质量、惯量、弹簧；电容电压、电能量储存元件（质量、惯量、弹簧；电容电压、电感电流）；感电流）； c. 能量消耗元件（阻尼、电阻）；能量消耗元件（阻尼、电阻）； d. 能量变换元件（电动机、发电机）；能量变换元

2、件（电动机、发电机）； e. 能量传输和调节元件（传动机构、执行机构、导线、能量传输和调节元件（传动机构、执行机构、导线、增力机构、放大器等）。增力机构、放大器等）。电的系统（电网络）电的系统（电网络） 机械系统（机械网络）机械系统（机械网络） 电的系统（电网络）电的系统（电网络）0RCiiiRCiiidtdVCiC12RViR12iRVdtdVC1212iCiRiiC12CRCRVVV13CiR123VRVCV13iRVR0021)(1tCVidtCV130021)(1ViRVidtCtdtdVCidtdiR13(1)达朗贝尔原理达朗贝尔原理 含义含义: :作用在物体上的全作用在物体上的全部

3、力平衡且总和为零部力平衡且总和为零. .FFbFmmbbmFFFdtdVmFmbVFbFbVdtdVmbmVVViRVdtdVC1212FFmmVbFbb12VmbmFFFbmVVVbFVb0023)(1tmVFdtmVVVFdtmbFt0023)(1dtdVmFdtdFb1dtdVCidtdiR13iRVdtdVC1212电网络电网络机械网络机械网络iFRb1CmLK1VC1电网络电网络机械网络机械网络FRb1mLK当电流当电流i相似于相似于F时时当电压当电压V相似于相似于F时时FbVdtdVm机电耦合系统中第机电耦合系统中第K K个机械节点的平衡力为：个机械节点的平衡力为： 式中正负号的解

4、释：弹簧力、惯性力相当于阻力；式中正负号的解释：弹簧力、惯性力相当于阻力；外加的机械力、机电耦合场的作用力相当于主动力。外加的机械力、机电耦合场的作用力相当于主动力。电网络基尔霍夫定律导出的运动方程i(t)i(nT)或u(t)u(nT)i(t)i(nT)或u(t)u(nT)fi或fuu(t)u(nT)y(t)或y(nT)机械网络达朗贝尔原理和空间连续律导出的运动方程电或 磁的耦合场机电系统简化图机电系统简化图直流伺服电机负载变换器结构图电动机与旋转变换器相连的系统方程电动机与旋转变换器相连的系统方程(1) 机械网络机械网络+Ra+LaiaJaMmBmmrmrssMLJLBLRfLfVaVfJm

5、Ja+JmMmBLJLnMLBm+Ra+LaiaJaMmBmmrmrssMLJLBLRfLfVaVfJm+Ra+LaiaJaMmBmmrmrssMLJLBLRfLfVaVfJmJa+JmMmBLJLnMLBm+Ra+LaiaJaMmBmmrmrssMLJLBLRfLfVaVfJm对以上两式进行拉氏变换：对以上两式进行拉氏变换：)()()()(SKSSILSIRSVmeaaaaa)()()()(SISLRSKSVaaamea)()()()(SnMSBSSJSIKLmemeaI)()()()(SBSJSnMSIKmeeLaImetaaanakddILIRVLmemeaInMBJIK )()()()

6、(SISLRSKSVaaamea1 / Je S + BeKI1 / R a + L a SKen ML( S )Ia ( S )Mm( S )-m ( S ).+-Va ( S )()()()(SISLRSKSVaaamea)()()()(SBSJSnMSIKmeeLaI1 / Je S + BeKI1 / R a + L a SKen ML( S )Ia ( S )Mm( S )-m ( S ).+-Va ( S )1 / Je S + BeKI1 / R a + L a SKen ML( S )Ia ( S )Mm( S )-m ( S ).+-Va ( S )eIaaeLaaeIaae

7、aImmKKSLRSJSnMSLRKKSLRSJSVKSS)()()()()()()(1)/() 1)(1)()/1 ()(22STSTTKKRSTSnMSTSTTSVKSmeMeIamLmeMaem1、举例说明机电系统的能量元件及其组成。、举例说明机电系统的能量元件及其组成。2、机电系统的连接原则有哪几条，每条各举一、机电系统的连接原则有哪几条，每条各举一 实例说明。实例说明。1、常用低压电器元件的工作原理及用途、常用低压电器元件的工作原理及用途 如：主令电器（按钮、行程开关、主令控如：主令电器（按钮、行程开关、主令控制器、接近开关），刀开关、熔断器、继电器制器、接近开关），刀开关、熔断器、继电器（电压继电器、电流继电器、中间继电器、时（电压继电器、电流继电器、中间继电器、时间继电器、速度继电器、热继电器）、接触器、间继电器、速度继电器、热继电器）