仿真在機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

仿真在機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用1．摘要1．1背景與目的電路仿真和控制算法仿真已經(jīng)廣泛應(yīng)用于變頻器開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，但是負(fù)載特性描述的比較簡(jiǎn)單，通常為一般的恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載，但是實(shí)際應(yīng)用中機(jī)械負(fù)載的狀況要復(fù)雜很多，為了準(zhǔn)確評(píng)估變頻器在不同工作條件下的性能，本研究報(bào)告的目的在于研究Saber中關(guān)于機(jī)械仿真的基本原理和方法，以及在公司變頻器開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)通過(guò)仿真模擬不同負(fù)載條件下變頻器工作狀況，為性能優(yōu)化提供參考。2關(guān)鍵詞KCL,KVL,對(duì)偶，力，轉(zhuǎn)矩，位移，角速度2．機(jī)械仿真的基本原理Saber是一種基于KCL定理和KVL定理進(jìn)行仿真的仿真器，除了可以分析電路以外，它還可以對(duì)于流體，機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，其中對(duì)于機(jī)械物體運(yùn)動(dòng)的分析，可以被應(yīng)用在變頻器負(fù)載特性的分析當(dāng)中。簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。2．1機(jī)械與電的對(duì)偶關(guān)系機(jī)械系統(tǒng)與電路分析的對(duì)象一樣，可以分為支路和節(jié)點(diǎn)，一個(gè)器件兩個(gè)端點(diǎn)之間是一個(gè)支路，而幾個(gè)器件的連接點(diǎn)就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)節(jié)電之間的物理量之差被稱為“AcrossVariable”，而穿過(guò)一個(gè)支路的物理量被稱作“ThroughVariable”。對(duì)于電路仿真而言，“AcrossVariable”是某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，“ThroughVariable”是某個(gè)支路的電流，而機(jī)械系統(tǒng)仿真中，“AcrossVariable”是節(jié)點(diǎn)的位移（或者轉(zhuǎn)動(dòng)角度，角速度），“ThroughVariable”是支路的力(或者轉(zhuǎn)矩)。他們同樣都滿足KCL與KVL定理，具有物理意義上的對(duì)偶關(guān)系。簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。對(duì)于圖中的節(jié)點(diǎn)，有如下公式：I1+I2+I3=0其中In為流過(guò)各個(gè)支路的電流。（這里有一個(gè)參考網(wǎng)方向騙問(wèn)題凈，決體定該到物理彼量的驢符號(hào)飛，后景同）戒圖涼旺盜一府鏡姑電路譽(yù)的K聰CL晚定理捷對(duì)于贈(zèng)機(jī)械掏系統(tǒng)盈的K蓬CL竊定理洋，則昆表示棵如下蕩。捧眼地缸憑密對(duì)于姻圖中松的節(jié)趙點(diǎn)，潔有如環(huán)下公魔式：櫻f1詠+f裁2+告f3毀=0涉其中搜fn將應(yīng)該煌為來(lái)虧自各拌個(gè)方奉向的責(zé)作用撿力，弊這個(gè)發(fā)定理恥的基蝕本含晶義就灑是作鬼用于坦某個(gè)豪點(diǎn)上輸面的哭各個(gè)倍方向鄙力量頑之和食為零壯。具廉體到部這個(gè)劇例子績(jī)當(dāng)中崖，f話1表窮示物忍體的楚重力粱，f珠2表算示繩逢子的驢拉力弱，二乖者之害差f永3，高在物混體上艘面產(chǎn)開(kāi)生加絨速度崗。荷電路講的K煙VL尚定理箱，如蓮圖三腹：幅對(duì)于堪圖中氣所示醫(yī)的閉甘合回勵(lì)路，雁有如芝下公榴式：象轉(zhuǎn)V1寫(xiě)-V止2-屈V3紐=0徑觸即各規(guī)個(gè)支典路端指電壓匠之和修為零慶。疊機(jī)械無(wú)運(yùn)動(dòng)豬的K墳VL量定理臂，如畝圖四述對(duì)于攝圖中路所示裂的一腫個(gè)閉置合回櫻路，紛有如諒下公耽式：旋lp仔1+桃lp倦2+閥lp誘3=凍0更其中曉lp坊n表淘示各餃個(gè)支搖路兩棍端的魂相對(duì)穿位移襖。程對(duì)于殺旋轉(zhuǎn)喇機(jī)械瓶運(yùn)動(dòng)尾系統(tǒng)漫，也稼有同花樣的電等式加，不旅過(guò)對(duì)喂象由新力和清位移納對(duì)應(yīng)子為轉(zhuǎn)條矩和足角度獨(dú)。朵3污．常娘用模心型以漠及基菊本仿龜真方掌法貿(mào)Sa資be炎r中的提供縣的機(jī)尖械運(yùn)筑動(dòng)模財(cái)型可搜以分佳為兩阻大類練，平茶移運(yùn)剪動(dòng)和蒜轉(zhuǎn)動(dòng)李。它謙們的糖差別岸主要冶在于要變量湯類型顯的不押同，螺轉(zhuǎn)動(dòng)珍系統(tǒng)怨的模效型中體變量罷是轉(zhuǎn)昌矩，鬧角度愿，角慘速度草，角向加速小度；好平移冒系統(tǒng)扒的模剝型變害量是鵝力，播位移些，速說(shuō)度，卸加速帥度。揪等等鹽，但執(zhí)是他刺們之攻間有轉(zhuǎn)很強(qiáng)焦的對(duì)僻偶特銷性，泥這部壺分主袋要以扶一些咳簡(jiǎn)單境例子惡，說(shuō)擔(dān)明S浪AB雕ER察中機(jī)懲械仿翁真的鑄基本糊思路拆。并恥盡量胳應(yīng)用床和電剛路仿應(yīng)真對(duì)獵偶的珠方法舌進(jìn)行盤(pán)講解圾。箏3姑．1撲源鞠句缸層累電路雞仿真裁中由國(guó)電壓種源和眼電流服源描奸述各射種激顯勵(lì)，互對(duì)于繞于機(jī)文械系珠統(tǒng)中西，對(duì)驢偶的度源如鞠下：督電路刻壯彩弊幸爆神鼓飼娛湖電壓蔑源犧諷和饞萬(wàn)電濕流源導(dǎo)平移妙系統(tǒng)勁授露償漫趁賭茄貍力源王懼型承火嗎煤位移狂源教轉(zhuǎn)動(dòng)生系統(tǒng)腔倒濾測(cè)惡魂友順?lè)D(zhuǎn)矩活源鏈撞資矛蕉角幕度源肚這些慘源有落各種鞭不同帳形式庫(kù)：恒腰定，困脈沖她，正私弦，遷斜坡弊等等恨，其辯中最詳常用秩的是剖平移壤系統(tǒng)就中的模力源途和轉(zhuǎn)鑒動(dòng)系儉統(tǒng)中判的轉(zhuǎn)配矩源擋，舉敲例說(shuō)券明如櫻圖五在脹泉蘋(píng)傾交卡此港呼房身譽(yù)圖昆霸誓新押碰五去上面掃的圖圣形中擁，左驕邊表老示一符個(gè)重亭力作兵用于競(jìng)一個(gè)史物體膏的情致況，婚右邊晌表示滲一個(gè)待轉(zhuǎn)矩監(jiān)作用字于一消個(gè)轉(zhuǎn)獨(dú)動(dòng)慣匙量的咳情況糞。他冤們分副別滿呼足以險(xiǎn)下的傷公式勵(lì)：飽加速擇度＝繩力/芹質(zhì)量造飾涉將號(hào)卻倦食敏辱角加宮速度唉＝轉(zhuǎn)驚矩/播轉(zhuǎn)動(dòng)猶慣量還而仿漿真輸忠出的移結(jié)果歐分別列是節(jié)勵(lì)點(diǎn)的游位移畜，速辨度和漸轉(zhuǎn)動(dòng)衫角度盲，角開(kāi)速度該，如星圖六別矮圖休箱翻封眼六虧3．晚2器負(fù)載賀電路燈仿真配中，元電阻摩，電衰容，堆電感情以及后各種牙半導(dǎo)擠體器僑件都總可以蟲(chóng)被視籮為電剛路當(dāng)陜中的忙負(fù)載吳，他模們對(duì)塘于作買用在雖上面引的電鐘壓和翁電流匹有不討同響好應(yīng)，慰從而哥導(dǎo)致劈電路戀中這蠻些物看理量懶產(chǎn)生工變化壞。同育樣的百道理穴，機(jī)傳械運(yùn)繁動(dòng)系霞統(tǒng)的唱仿真覆中，齒也有述各種雨各樣獵的負(fù)疫載狀側(cè)況，值例如宜風(fēng)機(jī)菜負(fù)載分，恒殺轉(zhuǎn)矩礎(chǔ)負(fù)載更，摩釣擦，提粘滯雁等，群他們丟對(duì)于女不同偉的轉(zhuǎn)知矩（罪或者炭力）鄰和角鑼速度趣，角駱度（蓬或者直位移墾）也吹產(chǎn)生烘不同燭響應(yīng)銜，當(dāng)蹲然也跌包括意前面它提到擴(kuò)的轉(zhuǎn)圓動(dòng)慣芒量。君S奔ab戶er緣提供惠了常擾用的腥負(fù)載宅模型層，我棉們只劍需要酒輸入很一些盤(pán)常用純參數(shù)兩，就炮可以屋得到惑他們料的仿森真結(jié)賴果。盈以圖差七為何例：斃百覆料補(bǔ)戰(zhàn)砍窄圖京屆繭黑七雞左圖成中顯壇示一闖個(gè)風(fēng)什機(jī)負(fù)予載，蔽而右等圖顯舊示一淘個(gè)摩勞擦性老負(fù)載差，通素過(guò)定擾義他機(jī)們的率參數(shù)醫(yī)，可密以得漸到他種們對(duì)甚于在舍相同姜輸入暑轉(zhuǎn)矩輸和轉(zhuǎn)鏈動(dòng)慣憤量情萌況下健的運(yùn)跨動(dòng)狀鄭況。花圖八疊中仿煙真結(jié)膊果顯土示了屆風(fēng)機(jī)比負(fù)載豬的速服度，香轉(zhuǎn)矩盆以及購(gòu)速度芳－轉(zhuǎn)璃矩的稍相對(duì)評(píng)關(guān)系戶。羨渠蠟跟冠臣朵顯缺孤圖經(jīng)后豬八軋而圖拆九的階仿真飽結(jié)果夸顯示石了摩瞇擦性綢負(fù)載狹速度坡，轉(zhuǎn)翠矩以薦及速毒度－此轉(zhuǎn)矩助的相玩對(duì)關(guān)乘系。蔥疲艇拼錘常介榮策圖朱皂矮九葉當(dāng)然啞，實(shí)虜際中獵的負(fù)炒載狀拋況比濾這個(gè)艘復(fù)雜婦，但選是通蒸過(guò)組衣合這做些模幼型，綁基本情上可橋以滿鑰足要授求。攀3．點(diǎn)3機(jī)鋒械裝餐置氧亞飼虎S宵ab捎er皇中還蚊提供離了很甚多機(jī)靠械裝穿置的休模型算，例秋如滑壩輪，薪卷軸襪，皮粒帶輪融，齒炮輪等醒等。剖這些李模型聚的主興要作末用是忽實(shí)現(xiàn)扯一些塵變換雖：力飯的大挽小與抱方向扛，速飯度的然大小誘與方阿向，翁以及燥平移但系統(tǒng)恨與轉(zhuǎn)含動(dòng)系休統(tǒng)之已間的夏轉(zhuǎn)換悄。餅下圖富中是駱一個(gè)首提升香裝置遙，其敵中的鬼關(guān)鍵牙部件青是卷止軸，舟它實(shí)尋現(xiàn)轉(zhuǎn)棒矩到犧牽引撿力的病轉(zhuǎn)換催過(guò)程女，通豬過(guò)仿蠶真，途可以蜘得到立卷軸單的角顧速度哭，被我提升襪重物種的速鋪度這慈些指犬標(biāo)。東3．鬼4電嶺機(jī)泄前面著介紹姐的都進(jìn)是純庫(kù)機(jī)械套的部波分，禁但是腰我們煙的分岔析機(jī)殘械的櫻目的譜是研芬究電歡機(jī)性出能，史Sa恨be暗r中主提供鏟了多旁種不伙同的磚電機(jī)看模型榆：鼠蒸籠電寶機(jī)，歐步進(jìn)椅電機(jī)聯(lián)，直無(wú)流永掀磁電咳機(jī)等睬等，布當(dāng)然釋，我內(nèi)們用撓的最禍多的英是三腥相鼠稻籠電妨機(jī)。雜如下精圖：根在仿告真中譜，它支可以謀實(shí)現(xiàn)季機(jī)電究變量努間的譽(yù)轉(zhuǎn)換庸，求釘出各壇相電腸流以革及輸娃出轉(zhuǎn)藥矩。有定義食它的賀慣量減，定宮子和閱轉(zhuǎn)子齡的每嶄相電醋感，溪漏感罪，電桿阻，亦匝數(shù)抹等參尖數(shù)，累可以掙求出壞它每唐相電撤流，企電壓心以及棕輸出律轉(zhuǎn)矩短等。屠4．?dāng)?yīng)用獵實(shí)例嗽添基于蛛以上彼原理蛙，s花ab稀er引可以筍用同堤一個(gè)算仿真同器完勉成機(jī)漫電混睛合系怖統(tǒng)的淚分析藥，求求解這賽些物軍理量享，特甜別對(duì)賺于電庫(kù)力拖撞動(dòng)系卡統(tǒng)，概可以令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