直流电动机建模及仿真实验

实验结果分析

由表和中的数据可以看出，当负载一定时，转速将随着电压的升高而增大；由表和中的数据可以看出，当电机两端的电压一定时，转速将随着负载的增大而减小。

2考虑结构刚度时的直流电动机-负载建模及仿真实验 实验目的

（1）掌握考虑结构刚度时直流电动机-负载的模型的建立方法； （2）了解不同的结构刚度对模型的影响； 实验设备

（1）工作机：ADM Athlon(tm) II X2 245，，内存，250GB硬盘； （2）工具软件：操作系统：Windows XP；软件工具： 实验原理及实验要求 2.3.1实验原理

《直流电动机-负载建模及仿真实验》中的模型没有考虑转动轴的弹性形变问题，也即把电机与负载当作一个刚体来考虑，而对于实际的系统，虽然电机与负载是直接耦合的，但转动轴本质上是弹性的，存在形变，而且轴承和框架也都不完全是刚性的。对于加速度要求大、快速性和精度要求高的系统或是转动惯量大、性能要求高的系统，弹性形变对系统性能的影响不能忽略，因此在建立类似的电机-负载模型时，轴的刚度系数，即单位转角产生的力矩是一个重要参数。

考虑到以上各种弹性体，可将被控系统视为图所示结构，由电机、

纯惯性负载以及连接二者的等效传递轴所组成的三质量系统。

Ia+??mUaJak12JL-JmRaLa?L

图电机－传动机构－负载模型

根据上面的分析并忽略轴的转动惯量，可以列出整个系统的电学方程以及动力学方程： 电动机:

iRa?Ladi?ua?Ke?m （） dtTm?ikm （）

Jm?m?Tm?Dm?m?k12(?m??L) （）

..负载：

JL?L?TmL?DL?L （） k12(?m??L)?TmL?0 （）

..其中,?m和?L分别表示电动机转子和负载的转角；

i、Ua、La和Ra分别表示电动机电枢电流,电枢电压,电枢电感和

电枢电阻；

Jm、JL分别为电动机转子和负载的转动惯量； TmL表示电机的负载力矩；

Km和Ke分别表示电机的电磁力矩系数和反电势系数； K12表示轴的刚度系数；

DL和Dm分别表示电机和框架的粘性阻尼系数。

此时的方块图如图。

?L1JLs?DLTmLk121s-+Ua??kmLas?RaTm??1Jms?Dm1s?mke

图电机-负载模型方块图

一般地，弹性变形与机械装置的结构、尺寸、材料和受力情况有关。从系统特性分析，弹性变形使执行轴转角和负载转角之间存在一个振荡环节，从复平面上看，该振荡环节对应一对距离虚轴很近的共