永磁无刷直流电机驱动的含间隙机构的混沌运动研究

摘要

运动副是机构的重要组成部分，在连接构件组成机构的同时，确保了构件间有相对运动的可能。当构件之间通过动配合连接时，运动副间隙总是不可避免地存在。运动副间隙的存在，使原本具有确定运动的机构变为一个非线性动力系统，展现出了丰富的非线性动力学特性。
　　永磁无刷直流电机也是一个强非线性动力系统，对初始条件和输入量的变化十分敏感。
　　本文对永磁无刷直流电机驱动含间隙曲柄滑块机构的动力系统进行研究，以期探索两个非线性系统耦合在一起时，系统混沌现象发生和发展的规律。
　　本论文的主要研究工作和成果如下:
　　1.分别对连杆与滑块之间的铰链点和曲柄与连杆之间的铰链点存在间隙的曲柄滑块机构，采用连续接触的理论和方法建立了动力分析模型，研究了曲柄匀速转动时，连杆与滑块之间的铰链点的间隙的大小对机构混沌运动的影响。研究表明:运动副间隙越大，机构混沌运动就越剧烈、越明显。
　　2.研究了永磁无刷直流电机机械特性和调速特性，建立了电机动力分析模型。利用数值仿真的方法确定出了电机稳定运动和混沌运动的参数条件。
　　3.建立了永磁无刷直流电机驱动含间隙曲柄滑块机构的动力系统的模型，选取电机稳定运动的参数，系统混沌运动与含间隙运动副的位置、间隙大小、输入电压之间的关系。研究结果表明，尽管存在个别例外的情况，总体上，系统混沌运动的强弱随输入电压值和间隙值的增加而加强，尤其是当间隙值比较小的时候，这一规律十分明显。而当间隙值比较大的时候，输入电压的变化对系统混沌运动的强弱的影响将不是很明显。研究结果还表明:在相同的输入电压和间隙值的条件下，间隙存在于曲柄和连杆间铰链点时系统的混沌运动比间隙存在于连杆和滑块间铰链点时系统的混沌运动更加剧烈、明显，即含间隙的铰链点与电机轴越近，系统的混沌运动越强烈。
　　本文的研究工作对于机电耦合系统混沌运动的控制具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 含间隙机构动力学相关研究现状

1．2．1 含间隙机构分析模型的研究

1．2．2 含间隙机构的非线性现象与控制的研究

1．3 机电耦合系统动力学相关研究现状

1．4 本文的主要研究内容

第2章 含间隙曲柄滑块机构的动力学分析

2．1 引言

2．2．1 物理模型

2．2．2 动力学方程

2．3 运动副间隙存在于曲柄和连杆间时的动力学模型

2．4 含间隙曲柄滑块机构的混沌运动现象

2．5 本章小结

第3章 永磁无刷直流电机的动力学特性与分析

3．1 引言

3．2 永磁无刷直流电机的特性及动力分析模型

3．2．1 永磁无刷直流电机的机械特性及调速特性

3．2．2 永磁无刷直流电机的动力分析模型

3．3 永磁无刷直流电机动态特性分析

3．3．1 永磁无刷直流电机的混沌运动

3．3．2 永磁无刷直流电机的稳态运动

3．4 本章小结

第4章 电机驱动含间隙的耦合系统混沌运动分析

4．1 引言

4．2 永磁无刷直流电机驱动曲柄滑块机构系统的动力学模型

4．2．1 连杆与滑块运动副含间隙的机电耦合动力分析模型

4．2．2 电机负载转矩与系统等效转动惯量的计算

4．3 间隙存在于连杆与滑块间运动副时系统的动力特性

4．3．1 间隙值为r=0．02mm

4．3．2 间隙值为r=0．05mm

4．3．3 间隙值为r=0．2mm

4．3．4 间隙值和输入电压对系统混沌运动的影响

4．4 间隙存在于曲柄与连杆间运动副时系统的动力特性

4．4．1 间隙值为F0．02mm

4．4．2 间隙值为F0．05mm

4．4．3 间隙值为r=0．2mm

4．5 间隙位置不同时系统运动状况的对比分析

4．6 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文及科研成果