机电传动控制教案2

2019/12/30机械工程学院第二章机电传动系统的动力学基础•掌握机电传动系统的运动方程式及其含义；•掌握多轴拖动系统中转矩折算的基本原则和方法；•了解几种典型的生产机械的负载特性；n=f(TL)•掌握机电传动系统稳定运行的条件，并学会用它来分析系统的稳定平衡点。2019/12/30机械工程学院2·1机电传动系统的运动方程式2019/12/30机械工程学院一、单轴拖动系统2019/12/30机械工程学院系统的运动状态1、静态（稳态）：TM=TL，n=常数，2、加速运动：TMTL3、减速运动：TMTL2019/12/30机械工程学院二、转矩正方向的规定1、原则：以传动方向n为参考来确定转矩的正负。•约定1.TM与n方向一致（＋）＋:拖动转矩；－：制动转矩2.TL与n方向相反（＋）＋：制动转矩；－：拖动转矩2019/12/30机械工程学院TM、TL符号的判别启动时制动时2019/12/30机械工程学院2·2转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算•折算原则：功率守恒，能量守恒•将转矩折算为电动机轴上的等效转矩2019/12/30机械工程学院多轴拖动系统2019/12/30机械工程学院利用功率守恒原则折算负载转矩旋转运动直线运动电动机拖动生产机械生产机械拖动电动机2019/12/30机械工程学院利用动能守恒原则折算飞轮转矩总转动惯量总飞轮转矩转动惯量的简化折算2019/12/30机械工程学院2·3生产机械的机械特性•同一转轴(一般为电动机转轴）上负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。n=f(TL)•不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同，2019/12/30机械工程学院恒转矩型机械特性CTL2019/12/30机械工程学院离心式通风机型机械特性2CnTL虚线表示在有摩擦负载的实际情况2019/12/30机械工程学院直线型机械特性CnTL他励直流发电机，当励磁电流和电枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速成正比，即呈现直线型机械特性。2019/12/30机械工程学院恒功率型机械特性nKTL/如在车床加工过程中，粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。但在不同转速下，切削功率P＝TL×2πn/60基本不变。即呈现恒功率型机械特性2019/12/30机械工程学院2·4机电传动系统稳定运行的条件•机电传动系统的稳定运行包含两重含义：•一是系统应能以一定速度匀速运转，即TM与TL大小相等，方向相反，相互平衡，这是必要条件。•二是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度，这是充分条件。2019/12/30机械工程学院稳定工作点的判别2019/12/30机械工程学院稳定工作点的判别(充要条件）1、电动机的机械特性曲线与生产机械的机械特性曲线有交点，该点为平衡点。2、当转速大于平衡点所对应的转速时，必须有TMTL当转速小于平衡点所对应的转速时，必须有TMTL2019/12/30机械工程学院稳定工作点的判别2019/12/30机械工程学院稳定工作点的判定•负载特性曲线与电机特性曲线有交点（平衡点）•当有扰动使得负载转矩增大时，此时转速下降，电动机输出转矩降低，但负载转矩下降的速度比电动机输出转矩快，所以总的动态转矩还是随转速下降增大，使得系统返回平衡点，•所以此点是稳定的，为稳定平衡点。