机电控制系统第二章.pptVIP

2.6 电路系统建模 一阶惯性环节 2.6 电路系统建模 PI环节 2.6 电路系统建模 PD环节 2.6 电路系统建模 PID环节 2.6 电路系统建模 滞后-超前环节 2.7 直流伺服电动机模型 TL + - M ud0 + - e R L n,Te id M 假定电流连续，则电枢回路电压平衡方程为 直流电动机电枢回路等效电路 直流电动机物理模型 2.7 直流伺服电动机模型 如果，忽略粘性磨擦及弹性转矩，电机轴上的动力学方程为 感应电动势和电磁转矩分别为 式中 — 包括电机空载转矩在内的负载转矩，N.m； — 电力拖动系统折算到电机轴上的飞轮惯量，kg.m2； —电机额定励磁下的转矩系数， N.m/A； —电机反电动势系数 TL J 2.7 直流伺服电动机模型 代入，整理得 式中 为负载电流。 定义 — 电枢回路电磁时间常数，s； —机电时间常数，s。 2.7 直流伺服电动机模型 在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换，得电压与电流间的传递函数 电流与电动势间的传递函数 (1) (2) 2.7 直流伺服电动机模型 Id (s) IdL(s) + - E (s) R Tms b. 式（2）的结构图 E(s) Ud0 + - 1/R Tl s+1 Id (s) a. 式（1）的结构图 + 图 额定励磁下直流电动机动态结构图 n(s) c. 整个直流电动机的动态的结构图 1/Ce Ud0 IdL (s) E Id (s) Un + + - - 1/R Tl s+1 R Tms 2.7 直流伺服电动机模型 n(s) Ud0 (s) + - 1/Ce TmTl s2+Tms+1 IdL (s) R (Tl s+1) a. IdL≠ 0 n(s) 1/Ce TmTl s2+Tms+1 Ud0 (s) b. IdL= 0 如果不需要在结构图中显现出电流 2.7 直流伺服电动机模型 Ud E IL n Id + - + - 直流电动机的动态结构图 对直流伺服电动机数学模型的物理认识： a.在稳态情况下，加在电枢上的电压主要被什么平衡？ b.在过渡过程中，电枢电流如何变化呢？ c.在稳态过程中电枢电流与负载电流是什么关系？ d.在过渡过程中哪部分电流产生了加速度？ e.电动机转速又是如何建立起来的呢？ 2.7 直流伺服电动机模型 Ud E IL n Id + - + - 直流电动机的动态结构图 设一台直流伺服电动机拖动一个转动惯量为1kgm2的负载，设其额定电压为220V，额定电流为40A，电枢回路的电阻为1?，电枢回路电感为800mH，额定转矩为20Nm，额定转速为1200rpm，转矩系数为0.5，反电动势系数为0.18，摩擦力矩等常值负载转矩为1Nm，试仿真一下在突加220V直流电压情况下该伺服电动机各参数的变化过程。 2.7 直流伺服电动机模型 2.7 直流伺服电动机模型 建立仿真模型文件 2.7 直流伺服电动机模型 2.7 直流伺服电动机模型 转速过渡过程 2.7 直流伺服电动机模型 电枢电流过渡过程 第二章 机电控制系统建模与分析 院 （系）: 机电工程学院 学 科 : 机械电子工程 陈维山 2.1 机械移动系统建模 线性移动是一种非常常见的机械装置运动形式，如：机床工作台、隔振装置等。下面仅就一些实例说明其建模与分析方法问题。 例2-1 图2-1为一简单隔振装置的物理模型，假设运动是一维的，即出现 x ( t ) 方向的运动，试建立其动态数学模型。 图2-1 解：根据牛顿第二定律 在零初始条件下对上式进行拉式变换，整理可得该隔振系统的传递函数为： 2.1 机械移动系统建模 例2-2 求2-2所示机械系统的传递函数X1 ( s ) / U ( s )和X2 ( s ) / U ( s ) 。 图2-2 解：根据牛顿第二定律 2.1 机械移动系统建模 对上面两式简化后整理得 对上边两方程在零初始条件下进行拉式变换，得 从上边第二个方程中解出X2(s),并代入第一个方程，简化后得到： 2.1