双机驱动空间单质体振动系统的自同步理论与仿真的研究

论文摘要

目前通过对自同步振动系统的机电耦合特性的研究人们得到了许多关键性的研究成果。但振动同步理论对电动机特性涉及比较少,而且建立的理论基础是仅以双偏心转子相位为可变参数,没有涉及到系统运行过程的频率俘获。且仅能讨论电动机的转子转动惯量及阻力系数相同的情况。而在生产实际过程中,即使相同型号的同一批电动机,其参数差异也在所难免。因此,利用机电耦合理论,进一步研究振动同步系统的动力学特征,发展自同步振动理论,为此类机械系统的设计提供理论依据,具有重要的理论研究意义和工程实际应用价值。（1）通过列出该系统动能T、位能V及能量散逸函数D得出系统的振动方程,然后将求出系统动能、势能及能量散逸函数,代入拉格朗日方程可得系统的数学模型。（2）运用机电耦合理论,研究了双电机驱动的空间单子体振动系统自同步理论。首先,利用异步电动机电压同步坐标系,导出了电动机准稳态电磁转矩的数学模型；其次,以两转子的平均旋转频率和相位的瞬时波动系数为变量,通过耦合动力学分析,导出了自同步振动系统的频率俘获的方程,并提出“俘获力矩”的概念,给出了实现频率俘获的条件,得到了系统俘获频率和两偏心转子相位差计算的非线性方程组；最后,利用Routh-Hurwitz准则,得出系统同步的稳定性方程。（3）根据理论分析,得出自同步振动系统频率俘获力矩的特征：在两相异激振器驱动自同步系统运行期间,系统依靠频率捕获力矩实现频率捕获,达到两个电机的同步运行。系统频率俘获力矩与cos（2α+θ1）乘积的1／2以阻力矩形式加在相位超前的电动机上,另1／2则以驱动力矩形式加在相位滞后电动机上。在振动系统稳定运行期间,频率俘获力矩对系统不做功。（4）利用耦合动力学理论,分析了双电机驱动的空间单子体两相同,相异激振器驱动振动系统的同步理论,得出了系统实现两相同,相异激振器频率俘获的条件及同步状态的稳定性条件。（5）通过计算机仿真,证明了上述理论分析结果的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 机械系统同步研究领域的发展和现状
• 1.3 振动同步的国内外研究的发展和现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 两相同激振器驱动振动系统的自同步理论
• 2.1 模型的建立
• 2.1.1 系统的振动方程
• 2.1.2 系统的数学模型
• 2.2 异步电动机电磁转矩的计算
• 2.3 两偏心转子动力学耦合的频率俘获
• 2.3.1 两偏心转子的频率俘获方程
• 2.3.2 实现频率俘获条件及稳定性
• 2.4 本章结论
• 第3章 两相异激振器驱动振动系统的自同步理论
• 3.1 模型的建立
• 3.1.1 系统的振动方程
• 3.1.2 系统的数学模型
• 3.2 异步电动机电磁转矩的计算
• 3.3 质量不等两偏心转子动力学耦合的频率俘获
• 3.3.1 两偏心转子的频率俘获方程
• 3.3.2 实现频率俘获条件及稳定性
• 3.4 振动同步传动
• 3.5 本章结论
• 第4章 计算机仿真结果
• 4.1 仿真计算与分析
• 4.2 本章结论
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢