机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件

第四章机电系统的动态模型及传递函数机电系统原理简化图机电系统动力学方程和传递函数第四章机电系统的动态模型及传递函数机电系统原理简化图机电1第一节机电系统原理简化图机电系统的动力学必须包括以下三方面内容：（1）系统的物理描述；（2）系统运动微分方程的推导；（3）符合所关心的运动条件的方程解。1、元件方程（1）系统元件的分类a.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、电感电流）；c.能量消耗元件（阻尼、电阻）；d.能量变换元件（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、增力机构、放大器等）。第一节机电系统原理简化图机电系统的动力学必须包括以下三方2机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件3机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件4机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件52、机电系统元件的连接原则电的系统（电网络）

机械系统（机械网络）

电的系统（电网络）2、机电系统元件的连接原则电的系统（电网络）机械6机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件7机械网络(机械系统)(1)达朗贝尔原理

含义:作用在物体上的全部力平衡且总和为零.机械网络(机械系统)(1)达朗贝尔原理8（2）空间连续律

含义:绕任意一个机械回路的全部位移或速度和必须为零.（2）空间连续律

含义:绕任意一个机械回路的全部位移或速度和9电网络与机械网络的相似性（1）电网络机械网络电网络机械网络当电流i相似于F时当电压V相似于F时电网络与机械网络的相似性（1）电网络机械网络电网络机械网络当10机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件11电网络与机械网络的相似(3）电网络与机械网络的相似(3）123、机电系统的简化图机电耦合系统中第K个机械节点的平衡力为：

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。3、机电系统的简化图机电耦合系统中第K个机械节点的平衡力为：13机电系统简化图机电系统简化图14第二节机电系统动力学方程与传递函数电动机与旋转变换器相连的系统方程(1)机械网络第二节机电系统动力学方程与传递函数电动机与旋转变换器相连15机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件16机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件17机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件18（2）电气网络（2）电气网络19对以上两式进行拉氏变换：

对以上两式进行拉氏变换：20由此可作出，输入、输出的闭环控制系统方块图：由此可作出，输入、输出的闭环控制系统方块图：21机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件22机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件23机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件24机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件25第四章本章习题与思考题1、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，每条各举一实例说明。第四章本章习题与思考题1、举例说明机电系统的能量元件及其26第七章机电传动系统设计1、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、时间继电器、速度继电器、热继电器）、接触器、自动开关（或空开）第七章机电传动系统设计1、常用低压电器元件的工作原272、电动机的各种典型控制线路直接起动、串电阻降压起动、串自耦变压器起动、Y-Δ换接起动、延边三角形起动、反接制动、能耗制动。3、电动机的速度控制系统电压负反馈、电流正反馈、转速负反馈、电压负反馈及电流正反馈、带PI调节器的转速反馈。2、电动机的各种典型控制线路直接起动、28第四章机电系统的动态模型及传递函数机电系统原理简化图机电系统动力学方程和传递函数第四章机电系统的动态模型及传递函数机电系统原理简化图机电29第一节机电系统原理简化图机电系统的动力学必须包括以下三方面内容：（1）系统的物理描述；（2）系统运动微分方程的推导；（3）符合所关心的运动条件的方程解。1、元件方程（1）系统元件的分类a.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、电感电流）；c.能量消耗元件（阻尼、电阻）；d.能量变换元件（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、增力机构、放大器等）。第一节机电系统原理简化图机电系统的动力学必须包括以下三方30机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件31机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件32机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件332、机电系统元件的连接原则电的系统（电网络）

机械系统（机械网络）

电的系统（电网络）2、机电系统元件的连接原则电的系统（电网络）机械34机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件35机械网络(机械系统)(1)达朗贝尔原理

含义:作用在物体上的全部力平衡且总和为零.机械网络(机械系统)(1)达朗贝尔原理36（2）空间连续律

含义:绕任意一个机械回路的全部位移或速度和必须为零.（2）空间连续律

含义:绕任意一个机械回路的全部位移或速度和37电网络与机械网络的相似性（1）电网络机械网络电网络机械网络当电流i相似于F时当电压V相似于F时电网络与机械网络的相似性（1）电网络机械网络电网络机械网络当38机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件39电网络与机械网络的相似(3）电网络与机械网络的相似(3）403、机电系统的简化图机电耦合系统中第K个机械节点的平衡力为：

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。3、机电系统的简化图机电耦合系统中第K个机械节点的平衡力为：41机电系统简化图机电系统简化图42第二节机电系统动力学方程与传递函数电动机与旋转变换器相连的系统方程(1)机械网络第二节机电系统动力学方程与传递函数电动机与旋转变换器相连43机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件44机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件45机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件46（2）电气网络（2）电气网络47对以上两式进行拉氏变换：

对以上两式进行拉氏变换：48由此可作出，输入、输出的闭环控制系统方块图：由此可作出，输入、输出的闭环控制系统方块图：49机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件50机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件51机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件52机电系统设计与分析第四章机电系统动态特性数学模型课件53第四章本章习题与思考题1、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，每条各举一实例说明。第四章本章习题与思考题1、举例说明机电系统的能量元件及其54第七章机电传动系统设计1、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、时间继电器、速度继电器、热继电器）、接触器、自动开关（或空开）第七章机电传动系统设计1、常用低压电器元