仿真在機械運動系統(tǒng)中的應(yīng)用

仿真在機械運動系統(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)用于變頻器開發(fā)過程當(dāng)中，但是負(fù)載特性描述的比較簡單，通常為一般的恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載，但是實際應(yīng)用中機械負(fù)載的狀況要復(fù)雜很多，為了準(zhǔn)確評估變頻器在不同工作條件下的性能，本研究報告的目的在于研究Saber中關(guān)于機械仿真的基本原理和方法，以及在公司變頻器開發(fā)中的應(yīng)用，實現(xiàn)通過仿真模擬不同負(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,對偶，力，轉(zhuǎn)矩，位移，角速度2．機械仿真的基本原理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，它還可以對于流體，機械運動進(jìn)行分析，其中對于機械物體運動的分析，可以被應(yīng)用在變頻器負(fù)載特性的分析當(dāng)中。簡單說明如下。2．1機械與電的對偶關(guān)系機械系統(tǒng)與電路分析的對象一樣，可以分為支路和節(jié)點，一個器件兩個端點之間是一個支路，而幾個器件的連接點就是一個節(jié)點。兩個節(jié)電之間的物理量之差被稱為“AcrossVariable”，而穿過一個支路的物理量被稱作“ThroughVariable”。對于電路仿真而言，“AcrossVariable”是某個節(jié)點的電壓，“ThroughVariable”是某個支路的電流，而機械系統(tǒng)仿真中，“AcrossVariable”是節(jié)點的位移（或者轉(zhuǎn)動角度，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偶關(guān)系。簡單說明如下。對于圖中的節(jié)點，有如下公式：I1+I2+I3=0其中In為流過各個支路的電流。（這里有一個參考網(wǎng)方向騙問題凈，決體定該到物理彼量的驢符號飛，后景同）戒圖涼旺盜一府鏡姑電路譽的K聰CL晚定理捷對于贈機械掏系統(tǒng)盈的K蓬CL竊定理洋，則昆表示棵如下蕩。捧眼地缸憑密對于姻圖中松的節(jié)趙點，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)該煌為來虧自各拌個方奉向的責(zé)作用撿力，弊這個發(fā)定理恥的基蝕本含晶義就灑是作鬼用于坦某個豪點上輸面的哭各個倍方向鄙力量頑之和食為零壯。具廉體到部這個劇例子績當(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：幅對于堪圖中氣所示醫(yī)的閉甘合回勵路，雁有如芝下公榴式：象轉(zhuǎn)V1寫-V止2-屈V3紐=0徑觸即各規(guī)個支典路端指電壓匠之和修為零慶。疊機械無運動豬的K墳VL量定理臂，如畝圖四述對于攝圖中路所示裂的一腫個閉置合回櫻路，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表淘示各餃個支搖路兩棍端的魂相對穿位移襖。程對于殺旋轉(zhuǎn)喇機械瓶運動尾系統(tǒng)漫，也稼有同花樣的電等式加，不旅過對喂象由新力和清位移納對應(yīng)子為轉(zhuǎn)條矩和足角度獨。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中的提供縣的機尖械運筑動模財型可搜以分佳為兩阻大類練，平茶移運剪動和蒜轉(zhuǎn)動李。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)很強焦的對僻偶特銷性，泥這部壺分主袋要以扶一些咳簡單境例子惡，說擔(dān)明S浪AB雕ER察中機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)真對獵偶的珠方法舌進(jìn)行盤講解圾。箏3姑．1撲源鞠句缸層累電路雞仿真裁中由國電壓種源和眼電流服源描奸述各射種激顯勵，互對于繞于機文械系珠統(tǒng)中西，對驢偶的度源如鞠下：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)動生系統(tǒng)腔倒濾測惡魂友順伏轉(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：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)鑒動系儉統(tǒng)中判的轉(zhuǎn)配矩源擋，舉敲例說券明如櫻圖五在脹泉蘋傾交卡此港呼房身譽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重亭力作兵用于競一個史物體膏的情致況，婚右邊晌表示滲一個待轉(zhuǎn)矩監(jiān)作用字于一消個轉(zhuǎn)獨動慣匙量的咳情況糞。他冤們分副別滿呼足以險下的傷公式勵：飽加速擇度＝繩力/芹質(zhì)量造飾涉將號卻倦食敏辱角加宮速度唉＝轉(zhuǎn)驚矩/播轉(zhuǎn)動猶慣量還而仿漿真輸忠出的移結(jié)果歐分別列是節(jié)勵點的游位移畜，速辨度和漸轉(zhuǎn)動衫角度盲，角開速度該，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被視籮為電剛路當(dāng)陜中的忙負(fù)載吳，他模們對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，機傳械運繁動系霞統(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的轉(zhuǎn)圓動慣芒量。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：斃百覆料補戰(zhàn)砍窄圖京屆繭黑七雞左圖成中顯壇示一闖個風(fēng)什機負(fù)予載，蔽而右等圖顯舊示一淘個摩勞擦性老負(fù)載差，通素過定擾義他機們的率參數(shù)醫(yī)，可密以得漸到他種們對甚于在舍相同姜輸入暑轉(zhuǎn)矩輸和轉(zhuǎn)鏈動慣憤量情萌況下健的運跨動狀鄭況?；▓D八疊中仿煙真結(jié)膊果顯土示了屆風(fēng)機比負(fù)載豬的速服度，香轉(zhuǎn)矩盆以及購速度芳－轉(zhuǎn)璃矩的稍相對評關(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)矩助的相玩對關(guān)乘系。蔥疲艇拼錘常介榮策圖朱皂矮九葉當(dāng)然啞，實虜際中獵的負(fù)炒載狀拋況比濾這個艘復(fù)雜婦，但選是通蒸過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3機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)含動系休統(tǒng)之已間的夏轉(zhuǎn)換悄。餅下圖富中是駱一個首提升香裝置遙，其敵中的鬼關(guān)鍵牙部件青是卷止軸，舟它實尋現(xiàn)轉(zhuǎn)棒矩到犧牽引撿力的病轉(zhuǎn)換催過程女，通豬過仿蠶真，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電嶺機泄前面著介紹姐的都進(jìn)是純庫機械套的部波分，禁但是腰我們煙的分岔析機殘械的櫻目的譜是研芬究電歡機性出能，史Sa恨be暗r中主提供鏟了多旁種不伙同的磚電機看模型榆：鼠蒸籠電寶機，歐步進(jìn)椅電機聯(lián)，直無流永掀磁電咳機等睬等，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。雜如下精圖：根在仿告真中譜，它支可以謀實現(xiàn)季機電究變量努間的譽轉(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算仿真同器完勉成機漫電混睛合系怖統(tǒng)的淚分析藥，求求解這賽些物軍理量享，特甜別對賺于電庫力拖撞動系卡統(tǒng)，概可以令完整勇的描貸述驅(qū)幸動電菜路到洪機械腦負(fù)載銅的工直作情芒況。殖下面廟是一蓬個典蒼型的閃變頻昨器仿居真事貢例赴――智TD亦30屠00稠帶勢恭能負(fù)遭載憑燈池在該熱圖左暖邊是竭電路慰單元沸，包現(xiàn)括了看三相恩逆變需橋電姑路以執(zhí)及電股流檢每測，雕速度熱檢測島電路釣；中脅間是裁三相麗電機歷完成哪機電日轉(zhuǎn)換煎，以勞及實濱現(xiàn)空錯間矢家量控修制邏影輯的天DS窄P算逮法控宣制單脾元；懇右邊四是機銜械部參分，啊包含蘆了傳票動齒非輪，呢卷揚角裝置盼，阻燕尼，圾以及漠被提因升的緩重物六。從見而對察變頻脫器的閘電路扁，算開法，菊機械富特性磁進(jìn)行偶全面改的分腸析?？鹜ㄟ^國仿真什，可道以得蹦到電諒路中礙各項坡參數(shù)依，以時及物去體運助動參還數(shù)，煙如下痰所示車：屬三相令電流韻物體岡位移較，電恰機轉(zhuǎn)牧矩和間轉(zhuǎn)速敬通過托這樣秩的仿季真，炭我們修可以瘦發(fā)現(xiàn)斗勢能包負(fù)載淡和恒嚇轉(zhuǎn)矩宇負(fù)載庸對于構(gòu)電機徐性能眨有不典同要郊求，鳳并在窩此基嫁礎(chǔ)上任面進(jìn)稼行控伸制參牲數(shù)的艷優(yōu)化爺。譽5．館總結(jié)命1：慨機械拳系統(tǒng)吉