外文翻譯步進(jìn)電機(jī)的振蕩、不穩(wěn)定以及控制.doc

淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系（院）：江淮學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：NonlinearDynamics18:383-404,1999(用外文寫)附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：外文資料翻譯內(nèi)容基本接近課題，具有一定的外文檢索能力，中文譯文語(yǔ)句基本通順，但有個(gè)別語(yǔ)句不符合中文習(xí)慣表達(dá)。簽名：（手寫簽名）2009年3月15日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。附件1：外文資料翻譯譯文步進(jìn)電機(jī)的振蕩、不穩(wěn)定以及控制摘要：本文介紹了一種分析永磁步進(jìn)電機(jī)不穩(wěn)定性的新穎方法。結(jié)果表明，該種電機(jī)有兩種類型的不穩(wěn)定現(xiàn)象：中頻振蕩和高頻不穩(wěn)定性。非線性分叉理論是用來(lái)說(shuō)明局部不穩(wěn)定和中頻振蕩運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。一種新型的分析介紹了被確定為高頻不穩(wěn)定性的同步損耗現(xiàn)象。在相間分界線和吸引子的概念被用于導(dǎo)出數(shù)量來(lái)評(píng)估高頻不穩(wěn)定性。通過(guò)使用這個(gè)數(shù)量就可以很容易地估計(jì)高頻供應(yīng)的穩(wěn)定性。此外，還介紹了穩(wěn)定性理論。廣義的方法給出了基于反饋理論的穩(wěn)定問(wèn)題的分析。結(jié)果表明，中頻穩(wěn)定度和高頻穩(wěn)定度可以提高狀態(tài)反饋。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)，不穩(wěn)定，非線性，狀態(tài)反饋。1.介紹步進(jìn)電機(jī)是將數(shù)字脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬角度輸出的電磁增量運(yùn)動(dòng)裝置。其內(nèi)在的步進(jìn)能力允許沒(méi)有反饋的精確位置控制。也就是說(shuō)，他們可以在開(kāi)環(huán)模式下跟蹤任何步階位置，因此執(zhí)行位置控制是不需要任何反饋的。步進(jìn)電機(jī)提供比直流電機(jī)每單位更高的峰值扭矩；此外，它們是無(wú)電刷電機(jī)，因此需要較少的維護(hù)。所有這些特性使得步進(jìn)電機(jī)在許多位置和速度控制系統(tǒng)的選擇中非常具有吸引力，例如如在計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)，代理表，機(jī)器人中的應(yīng)用等.盡管步進(jìn)電機(jī)有許多突出的特性，他們?nèi)栽馐苷袷幓虿环€(wěn)定現(xiàn)象。這種現(xiàn)象嚴(yán)重地限制其開(kāi)環(huán)的動(dòng)態(tài)性能和需要高速運(yùn)作的適用領(lǐng)域。這種振蕩通常在步進(jìn)率低于1000脈沖/秒的時(shí)候發(fā)生，并已被確認(rèn)為中頻不穩(wěn)定或局部不穩(wěn)定1，或者動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定2。此外，步進(jìn)電機(jī)還有另一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，也就是在步進(jìn)率較高時(shí)，即使負(fù)荷扭矩小于其牽出扭矩，電動(dòng)機(jī)也常常不同步。該文中將這種現(xiàn)象確定為高頻不穩(wěn)定性，因?yàn)樗员仍谥蓄l振蕩現(xiàn)象中發(fā)生的頻率更高的頻率出現(xiàn)。高頻不穩(wěn)定性不像中頻不穩(wěn)定性那樣被廣泛接受，而且還沒(méi)有一個(gè)方法來(lái)評(píng)估它。中頻振蕩已經(jīng)被廣泛地認(rèn)識(shí)了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是，一個(gè)完整的了解還沒(méi)有牢固確立。這可以歸因于支配振蕩現(xiàn)象的非線性是相當(dāng)困難處理的。大多數(shù)研究人員在線性模型基礎(chǔ)上分析它1。盡管在許多情況下，這種處理方法是有效的或有益的，但為了更好地描述這一復(fù)雜的現(xiàn)象，在非線性理論基礎(chǔ)上的處理方法也是需要的。例如，基于線性模型只能看到電動(dòng)機(jī)在某些供應(yīng)頻率下轉(zhuǎn)向局部不穩(wěn)定，并不能使被觀測(cè)的振蕩現(xiàn)象更多深入。事實(shí)上，除非有人利用非線性理論，否則振蕩不能評(píng)估。因此，在非線性動(dòng)力學(xué)上利用被發(fā)展的數(shù)學(xué)理論處理振蕩或不穩(wěn)定是很重要的。值得指出的是，Taft和Gauthier3，還有Taft和Harned4使用的諸如在振蕩和不穩(wěn)定現(xiàn)象的分析中的極限環(huán)和分界線之類的數(shù)學(xué)概念，并取得了關(guān)于所謂非同步現(xiàn)象的一些非常有啟發(fā)性的見(jiàn)解。盡管如此，在這項(xiàng)研究中仍然缺乏一個(gè)全面的數(shù)學(xué)分析。本文一種新的數(shù)學(xué)分被開(kāi)發(fā)了用于分析步進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)和不穩(wěn)定性。本文的第一部分討論了步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明，中頻振蕩可定性為一種非線性系統(tǒng)的分叉現(xiàn)象（霍普夫分叉）。本文的貢獻(xiàn)之一是將中頻振蕩與霍普夫分叉聯(lián)系起來(lái)，從而霍普夫理論從理論上證明了振蕩的存在性。高頻不穩(wěn)定性也被詳細(xì)討論了，并介紹了一種新型的量來(lái)評(píng)估高頻穩(wěn)定。這個(gè)量是很容易計(jì)算的，而且可以作為一種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)預(yù)測(cè)高頻不穩(wěn)定性的發(fā)生。在一個(gè)真實(shí)電動(dòng)機(jī)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了該分析工具的有效性。本文的第二部分通過(guò)反饋討論了步進(jìn)電機(jī)的穩(wěn)定性控制。一些設(shè)計(jì)者已表明，通過(guò)調(diào)節(jié)供應(yīng)頻率5，中頻不穩(wěn)定性可以得到改善。特別是Pickup和Russell6，7都在頻率調(diào)制的方法上提出了詳細(xì)的分析。在他們的分析中，雅可比級(jí)數(shù)用于解決常微分方程和一組數(shù)值有待解決的非線性代數(shù)方程組。此外，他們的分析負(fù)責(zé)的是雙相電動(dòng)機(jī)，因此，他們的結(jié)論不能直接適用于我們需要考慮三相電動(dòng)機(jī)的情況。在這里，我們提供一個(gè)沒(méi)有必要處理任何復(fù)雜數(shù)學(xué)的更簡(jiǎn)潔的穩(wěn)定步進(jìn)電機(jī)的分析。在這種分析中，使用的是d-q模型的步進(jìn)電機(jī)。由于雙相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)具有相同的d-q模型，因此，這種分析對(duì)雙相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)都有效。迄今為止，人們僅僅認(rèn)識(shí)到用調(diào)制方法來(lái)抑制中頻振蕩。本文結(jié)果表明，該方法不僅對(duì)改善中頻穩(wěn)定性有效，而且對(duì)改善高頻穩(wěn)定性也有效。2.動(dòng)態(tài)模型的步進(jìn)電機(jī)本文件中所考慮的步進(jìn)電機(jī)由一個(gè)雙相或三相繞組的跳動(dòng)定子和永磁轉(zhuǎn)子組成。一個(gè)極對(duì)三相電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化原理如圖1所示。步進(jìn)電機(jī)通常是由被脈沖序列控制產(chǎn)生矩形波電壓的電壓源型逆變器供給的。這種電動(dòng)機(jī)用本質(zhì)上和同步電動(dòng)機(jī)相同的原則進(jìn)行作業(yè)。步進(jìn)電機(jī)主要作業(yè)方式之一是保持提供電壓的恒定以及脈沖頻率在非常廣泛的范圍上變化。在這樣的操作條件下，振動(dòng)和不穩(wěn)定的問(wèn)題通常會(huì)出現(xiàn)。圖1.三相電動(dòng)機(jī)的圖解模型用qd框架參考轉(zhuǎn)換建立了一個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。下面給出了三相繞組電壓方程va=Ria+L*dia/dtM*dib/dtM*dic/dt+dpma/dt,vb=Rib+L*dib/dtM*dia/dtM*dic/dt+dpmb/dt,vc=Ric+L*dic/dtM*dia/dtM*dib/dt+dpmc/dt,(1)其中R和L分別是相繞組的電阻和感應(yīng)線圈，并且M是相繞組之間的互感線圈。pma,pmbandpmc是應(yīng)歸于永磁體的相的磁通，且可以假定為轉(zhuǎn)子位置的正弦函數(shù)如下pma=1sin(N),pmb=1sin(N2錯(cuò)誤!未找到引用源。/3),pmc=1sin(N-2錯(cuò)誤!未找到引用源。/3),(2)其中N是轉(zhuǎn)子齒數(shù)。本文中強(qiáng)調(diào)的非線性由上述方程所代表，即磁通是轉(zhuǎn)子位置的非線性函數(shù)。使用Q,d轉(zhuǎn)換，將參考框架由固定相軸變換成隨轉(zhuǎn)子移動(dòng)的軸（