机电一体化机械体系功用剖析

2017-04-22 12:29分类：机械维修阅读：

为了确保机电一体化体系具有超卓的伺服特性，咱们不只需满意体系的静态特性，还有必要运用主动操控理论的办法进行机电一体化体系的动态剖析与方案。动态方案进程首要是关于静态方案的体系树立数学模型，然后用操控理论的办法剖析体系的频率特性，找出并经过调度有关机械参数改动体系的伺服功用。

一、数学模型树立

机械体系的数学模型树立与电气体系数学模型树立根柢类似，都是经过折算的办法将杂乱的构造设备改换成等效的简略函授联络，数学表达式一般是线性微分方程（一般简化成二阶微分方程）。机械体系的数学模型剖析的是输入（如电机转子运动）和输出（如作业台运动）之间的相对联络。等效折算进程是将杂乱构造联络的机械体系的惯量、弹性模量和阻尼（或阻尼比）等机械功用参数归一处理，然后经过数学模型来反映各环节的机械参数对体系全体的影响。

下面以数控机床进给传动体系为例，来介绍树立数学模型的办法。在图1所示的数控机床进给传动体系中，电动机经过两级减速齿轮、、、及丝杠螺母副驱动作业台作直线运动。设为轴I部件和电动机转子构成的翻滚惯量；、为轴Ⅱ、Ⅲ部件构成的翻滚惯量；、、别离为轴I、Ⅱ、Ⅲ的改动刚度系数；K为丝杠螺母副及螺母底座有些的轴向刚度系数；m为作业台质量；C为作业台导轨粘性阻尼系数：、、别离为轴I、Ⅱ、Ⅲ的输入转矩。

图1　数控机床进给体系

树立该体系的数学模型，首要是把机械体系中各根柢物理量折算到传动链中的某个元件上（本例折算到轴I上），使杂乱的多轴传动联络转化成单一轴运动，转化前后的体系总机械功用等效；然后，在单一轴根底上依据输入量和输出量的联络树立它的输入/输出的数学表达式（即数学模型）。依据该表达式进行的有关机械特性剖析就反映了原体系的功用。（版权悉数）在该体系的数学模型树立进程中，咱们别离关于纷歧样的物理量（如J、K、ω）求出相应的折算等效值。

机械设备的质量（惯量）、弹性模量和阻尼等机械特性参数对体系的影响是线性叠加联络，因而在研讨各参数对体系影响时，能够假定其它参数为志向状况，独自思考特性联络。下面就根柢机械功用参数，别离议论翻滚惯量、弹性模量和阻尼的折算进程。

1、翻滚惯量的折算

把轴I、Ⅱ、Ⅲ上的翻滚惯量和作业台的质量都折算到轴I上，作为体系的等效翻滚惯量。设、、别离为轴I、Ⅱ、Ⅲ的负载转矩，ω1、ω2、ω3别离为轴I、Ⅱ、Ⅲ的角速度；υ为作业台位移时的线速度。