机电集成速度与扭矩补偿装置

摘要

机械运转过程中发生的速度波动和扭矩波动是一种有害现象。多年来设计人员从多方面研究速度波动和扭矩波动的调节方法，已经提出了补偿波动的多种平衡装置，包括机械式的和电子式的。前者结构参数一般不易进行调整，因而不具柔性，即当机械自身的结构参数变化或机械外部的运行工况发生变化时，平衡效果通常会降低；后者直接利用计算机通过控制算法平衡补偿，具有适应性强和柔性大等优点，却受直接控制的控制电机的性能限制，难以在大功率、低成本的条件下使用。 首先本文通过深入分析关于速度和扭矩调节装置的设计思想、原理和方法，交叉融合可调整机构、混合驱动机器及变速驱动伺服机构的一些设计原理，提出机电集成速度与扭矩补偿装置的设计理念，并阐述这一理念的设计方法和设计流程。 机电集成速度补偿装置设计的关键是机构的选型。本文通过比较备选的几组机构性能特点，设计出满足要求的两自由度七杆机构。接着同时在MATLAB和ADAMS环境中对该机构进行运动学分析，验证了其有效性。在对驱动电机进行了动力学分析后提出电机控制模型，通过算例对该装置进行控制电机运动函数的优化设计，在此基础上利用ADAMS和MATLAB联合仿真，在SIMULINK中分步进行了不考虑电机动力特性和考虑电机动力特性的PID控制方案设计，实现了两种不同工况加载下冲压机床输入速度波动的有选择性的补偿。 对于机电集成扭矩补偿装置设计，通过在MATLAB中数学建模和ADAMS中仿真建模后进行的动力学分析，得出满足该装置设计要求的两自由度五杆机构。首先对补偿装置机构的结构参数进行优化设计，进一步对其控制电机运动函数的优化设计，并通过具体算例验证了其对执行机构输入扭矩波动的有效补偿。 最后给出整个补偿装置的详细实验设计方案，购买实验装置和搭建电机和控制的硬件部分，设计了速度补偿装置实验台的机械部分。为进一步实验验证机电集成补偿概念的正确性奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章速度补偿装置的设计

§2.1工况分析

§2.2概念的阐述

§2.3机电集成速度补偿装置的组成和设计流程

§2.4机构选型

§2.5速度补偿装置的运动学分析

§2.6直流电机的动力学分析

§2.7伺服电机运动规律的优化分析

§2.8不考虑电机特性的控制方案设计

§2.9考虑电机特性的控制方案设计

§2.10本章小结

第三章扭矩补偿装置的设计

第四章补偿装置的实验研究

第五章总结与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢