步進電機皮帶傳輸系統辨識的動力學模型＊

張華紅

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

步進電機皮帶傳輸系統在機電設備中的應用非常廣泛,由于負載對步進電機的啟停影響很大,使絕大多數步進電機系統未能工作在最佳狀態。因此研究其負載的動力學特性,對最大限度地發揮步進電機的效率具有重要的意義。

步進伺服系統的建模包括步進電機建模和機械驅動系統建模兩部分,二者之間通過轉矩平衡而相互聯結。步進電機模型與采用的具體控制方式有關,國內外步進電機的加減度控制研究一般只考慮步進電機的數學模型,很少涉及其驅動機械系統有關參數的影響。然而,只有知道整個系統的數學模型,才能對系統進行分析,改善系統的性能,預測系統的運動,進而對系統實施最佳控制。

本文主要研究步進電機皮帶傳輸系統建模部分,為了使機電耦合模型與實際系統盡可能的接近,建模過程中保留了電機軸至機械鏈末端的慣性、粘性阻尼和彈性等因素,以便較好地反映機電耦合的影響。

1 數學模型的基本理論

建立研究對象的數學模型主要有兩條途徑。第一條途徑是利用人們已有的關于對象的知識(如利用物理規律、能量和質量守恒方程及系統部件之間的關系等),通過對對象自身運動機理的分析確定研究對象的數學結構和參數,從理論上推導出對象的數學模型,得到的模型稱為理論模型。由于客觀世界運動關系的復雜和人類認識水平的局限,理論模型的建立特別是對復雜對象來說是非常困難的,一般都需要大量的簡化條件和假設,而且這類模型的數學求解過程異常復雜,難以理解,甚至不可獲得,更難以指導實踐和在實際工程中推廣應用。……