机电传动系统动力学基础讲诉课件.pptxVIP

?机电传动系统动力学概述?机电传动系统动力学模型?机电传动系统动力学分析方法?机电传动系统控制策略?机电传动系统设计与优化?机电传动系统应用与发展趋势

CHAPTER

机电传动系统的基本组成电机作为动力源，将电能转化为机械能。传动机构负载包括齿轮、轴、轴承等，传递运动和扭矩。如生产机械、机器人等，实现具体的功能。

动力学的基本概念运动学研究物体的位置、速度和加速度。动力学研究物体运动的原因，涉及力和加速度的关系。动力学方程描述系统运动状态变化的数学表达式。

机电传动系统动力学的研究内容0102系统建模系统分析通过数学模型描述系统的动态行为。对模型进行分析，预测系统的性能和行为。系统设计系统控制根据特定需求，设计合适的机电传动系统。通过调整系统参数，实现对系统的精确控制。0304

CHAPTER

机械系统动力学模型刚体动力学模型01该模型主要研究刚体的运动规律，包括刚体的平动、转动和复合运动。弹性力学模型0203该模型主要研究弹性体的变形规律，包括弹性体的应力、应变和位移之间的关系。阻抗力学模型该模型主要研究机械阻抗，即机械系统对力的阻抗和能量的传递。

电机动力学模型发电机模型该模型主要研究发电机的原理和运动规律，包括发电机的扭矩、转速和电能之间的关系。电动机模型该模型主要研究电动机的工作原理和运动规律，包括电动机的转矩、转速和功率之间的关系。伺服电机模型该模型主要研究伺服电机的原理和运动规律，包括伺服电机的脉冲输入、旋转角度和输出力矩之间的关系。

控制系统动力学模型开环控制系统模型该模型主要研究开环控制系统的稳定性、响应速度和精度等性能指标。闭环控制系统模型该模型主要研究闭环控制系统的稳定性、响应速度和精度等性能指标。复合控制系统模型该模型主要研究复合控制系统的稳定性和鲁棒性等性能指标。

CHAPTER

拉格朗日方程法拉格朗日方程法是从系统的能量观点出发，通过分析系统的动能和势能，建立系统的动力学方程。0102拉格朗日方程是一组二阶常微分方程，可以描述系统的动态性能，并用于控制系统的分析和设计。拉格朗日方程法在机电传动系统中广泛应用于电动机、发电机、变压器等设备的动力学分析。03

牛顿-欧拉法010302牛顿-欧拉法是基于牛顿和欧拉的动力学理论，通过分析系统的力和加速度之间的关系，建立系统的动力学方程。牛顿-欧拉法适用于具有明显惯性和阻尼特性的系统，可以用于分析机电传动系统的动态性能。牛顿-欧拉法需要详细的系统参数和物理模型，其应用受到一定限制，但在某些特定情况下具有实用价值。

虚功原理法虚功原理法是通过分析系统在虚位移上所做的虚功，建立系统的动力学方程。010203虚功原理法适用于具有复杂约束和接触力的系统，可以用于分析机电传动系统的动态性能。虚功原理法的应用需要详细的系统约束和外力信息，对于复杂系统的分析具有一定难度。

CHAPTER

开环控制策略不需要反馈信号，控制器的输出与输入之间没有直接的联系。对系统参数变化和外部干扰缺乏鲁棒性，适用于对精度要求不高的场合。实现简单，通常用于简单的系统，如直流电机调速系统。

闭环控制策略通常用于复杂的系统，如交流电机调速系统。通过比较输入信号和输出信号的反馈来纠正输出，从而使得系统输出达到期望值。具有较好的鲁棒性和抗干扰能力，适用于对精度要求较高的场合。

最优控制策略基于系统性能指标的最优控制策略，通过选择最优的控制变量和最优的控制函数来达到最优的性能指标。通常用于对系统性能要求非常高的场合，如高速高精度控制系统。需要对系统进行精确建模和优化设计，实现难度较大。

CHAPTER

设计与优化方法概述010203机电传动系统的基动力学方程的建立性能指标与优化目本构成标电机、传动机构、控制器、负载等组成。基于牛顿第二定律和欧拉方程等方法，建立机电传动系统的动力学方程。速度、加速度、转矩等性能指标，以及优化目标如最小化能量消耗等。

基于性能要求的优化设计性能要求与约束条件优化算法的选择对机电传动系统的性能要求，如最大速度、最大加速度、最大转矩等，以及约束条件如电压、电流限制等。采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等，根据性能要求和约束条件进行优化设计。仿真与实验验证通过仿真和实验验证，评估优化设计的效果和可行性。

基于控制策略的优化设计控制策略概述介绍机电传动系统的控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。控制策略的优化设计根据控制策略的不同特点，选择适合的控制策略进行优化设计，如采用模糊控制策略优化系统的动态性能等。控制算法的实现与验证通过仿真和实验验证，实现并验证所选择的控制策略的有效性和可行性。

CHAPTER

机电传动系统的应用案例工业机器人01机电传动系统在工业机器人领域有着广泛的应用，如关节机器人、搬运机器人等，它们需要精确的控制系统和高效的传动装置来实现