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電機傳動係統的不規則運動和混沌現象初探-廣東P站PROBURN破解版精工科技有限公司



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電機傳動係統的不規則運動和混沌現象初探

編輯:P站PROBURN破解版機械發布時間:2019-02-14

為此,分析了可能導致電機傳動係統混沌現象或運動的主要影響(influence)因素。
  係統地提出了目前電機傳動係統混沌現象研宄的方法和混純控製技術。
  1電機不規則運動與混屯現象電機傳動係統不規則運動的存在由來以久,其不規則運動主要現為轉矩轉速的間歇振蕩例如電機在低速情況下出現的所謂低頻振蕩控製性能的不鬆。係統不規則的電磁噪心等14.它們的出現1接出響到係統的運行質量和像性。長期基金(Fund)項目國家自然科學基金59777008;廣東省自然科學基金以來,由於交流傳動係統的複雜性4,人們往往把這嗚+規則運動產生的原因結為外界隨機丁1擾和係統故障。這種認識1的局限性束人們解決它們的思路,不能滿足高性能電機傳動係統日益發展統不規貝啶動發生原因過程並加以控製,對提高電機傳動係統運行性能就顯得尤為重要。
  線性係統的混沌問在工程上的應用研究近來已成為人們的熱心非線性係統的混沌現象所現出在定參數(parameter)變化範圍(fàn wéi)內對初始條件的敏感依賴性運動軌跡的不可預測性及不存在穩定周期的極限軌跡等固有特性與係統不規則運動十分類似它這種貌似隨機不規則但又有定規律的行為己被大量的試驗所證實,從而為基於混沌現象去研究探討電機傳動係統不規則運動提供了個重要的啟目前,對電機傳動係統的混沌現象研宄甚為稀少。至989乍10,Μ卞屯子屯路混沌現象被證實之後6才引起人們的關迮8但由於電機傳動係統是個包含功率(指物體在單位時間內所做的功的多少)變換器電機及反饋控製環節的複雜張非線性係統,山加上各種空製技水的實施。它比僅考慮功率開關非線性特性和反饋控製非線性特性的功率電。電路從雜得多因而國際上對電機傳動係統齠屯現象的研允尚處在現象探索的起步階段,尚未係統的開始探浞;屯現象與其+規則運動的內在關係,為此。研究電機傳動係統+規則運動與其混沌現象具有重要的理論和實際意義。
  2電機傳動係統混沌現象及其主要影響因素2.1電機參數(parameter)和變量研究電機傳動係統的混沌運動,自然首先要研允電機本體的浞沌現象,屯機是個多參數多變量量和摩擦阻尼係數等;輸入變量包括電壓電流和頻率等,輸出變量包括轉速轉矩等。硬齒麵齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區、華東地區、用於塔引入式起重機機械的回轉機構,廣泛應用於冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建築、化工、紡織、印染、製藥等領域。研宄它們的變化對電機本體混沌現象影響,將是研宄整個電機傳動係統混沌現象的重要基礎。
  國外些非電工領域的學者,近期在電機作為激勵源或負載的研宄中,發現電機參數的微小變化將會導致整個係統出現不穩定和混沌現象。如在采用電機為驅動電源的信號發生器研宄中,發現電機轉,的細微變化。將會導致原本周期性振涔的信號產生+穩定的分叉變化。又如為提高研磨效率,可有目的地校製研磨機的驅動屯機參數,使其從規則運動進入混沌運動等21.
  而在屯1領域,對參數引起發電機浞沌運動的研宄,則始於對電力係統穩定性(The stability of)的分析13,它將1台感應電動機作為發電機的負載,通過調節負載的無功來研,係統的混噸運動通過線性仿射變換和時間尺度變換,得到以下的永磁同步電動機模型14 =十叫十譽=7廣響+你+速度。成線忭比例關係,7,和7為與永磁同步電動機參數和變量相關(related)的量。
  對式⑴的研允發觀滿足定參數和變量條件永磁同步電動機本體將發生混沌現。象。1是在給定電機參數及定輸入電壓條件下,征永磁同步電動機混純運動的奇怪吸引子,中各變量均為標幺值。證明永磁步電動機本體混沌運動扯然以研允尚不能係統地說明屯機參數和變量變化是影響電機傳動係統穩定運行的最主要因素,但可以肯定是個重要因素,是個有待於進步研宄的重要方向。
  2.2電力電子變換器的工作特性電力電子變換器是影響電機傳動係統穩定運行總義的探索,如1切2的個簡,的斬波變換器供屯的1流電動機調,係統15,在考慮斬波器的負載(load)電流連續工作情況下,將其係統模型等效成個維的迭(dié)代映射分析了恒頻應用範圍:電子、光學、機電、醫學等調製直流電動機調速過程的混沌行為,並經理論和實驗(experiment)證明,它是個典型的倍周期分叉的混沌運動。盡管作者主要是研宄速度反饋增益引發的混沌現象,但速度反饋,益變化的最終效果是斬波器主開關管1占空比或頻率的變化,從而說明屯力電子變換器屍混沌運動。此外該文還證實了變換器輸入直流電卡,變化同樣將導致(cause)整個係統的浞沌運動而對交流傳動係統中逆變器與係統混沌運動的研究,現有的研究文獻主要是針對逆變器在,界添控製策略下的感應電動機傳動係統的浪純行為的探索。如就某些特殊用途的,貨厘逆變器產生的混純運動的研宄1文17認為電壓型逆變器開關工文1網則對開環51情況1的同步電動機盡管這些研宄尚不深入,但己初步說明電力電子變換器導致電機傳動係統混;屯運動的原因主要是汗關器件的頻率開關占空比和輸入電壓變化。
  2.3反饋控製係統統導致電機傳動係統混沌運動的實例它說明付於直流電動機這樣個線性係統。簡,的個帶比例調節器的速度反饋控製就能導致混純運動。而在文19的研允中。則發現1個簡單的貞流電機控製係統,當采用個帶有時滯的負反饋控製時,係統將出現複雜的錢性運動如,1分義等顯然對於那些固有非線性特性的反饋控製技米如自適應控製變結構控製自組織控製神經網絡控製模糊摶製非線性映射變換控製等。當摶製係統設計不理想時。導致電機傳動係統不穩定或混;屯運動的可能性就更大文2,1就研究了個適應技製打流仰服電動機如分義現象發現為增加係統魯棒性,直流伺服電動機的自適應控製律附加個控製項後,就將出現不穩定的分叉運動。此外,變結構控製產生的抖動現象也可能導致電機傳動係統的不穩記遠動21.
  在交流電機控製研究中,匈牙利布達佩斯技術大學的學者1.37是最早開始對電壓型逆變器供電的感應電動機傳動係統的混沌現象進行探索,224,理論1發現電流滯環控製將對感應電動機傳動係統混沌運動產生重要影響。因而,對!電機控製策略引發的混純運動的研究,還有很多作耍開肢,2.4外界隨機幹擾電機傳動係統混沌運動的研宄,其中個重要運動是外界隨機幹擾的影響還是自身的混純運動所造成的結果。而外界隨機幹擾,往往是通過噪聲形生影響的。因而事實上對外界隨機幹擾影響的研究,又可歸結為前述3種影響因素的研究範圍。夕界千擾對電機傳動係統混沌運動的影響,可用附加千擾源的;法進行分析,從而在實小以抑虯3電機傳動係統混沌現象研究方法前付混;屯現象研究的方法也從範例方法轉向係統方法,從而給電機傳動係統混沌現象研究提供了有力非線性非治方程或非線性治方程當研究穩定狀態剛近的運動規律(rhythmical)時43.1頻域分析法頻域分析法可以得到解釋性良好的結果,其中不少方法適用於符號或符號數值仿真技術是非線性混沌運動分析的基本工具。頻域分析法包括諧波平衡法描述函數法和平均法。其中諧波平衡法是目前有效的混沌分析方法,基於改進諧波平衡法發展起來的等效小參量法可以用來分析強非線性係統看成是頻域分析的延伸,在電機混純運動分析中將是個有效的工具。
  3.2幾何動力技術方法幾何動力學是通過相及其相關的形來描述解釋非線性係統的性質和行為2能直觀地展現吸引廣吸引域和係統解穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)性的全閣選是分析混沌的有力工具。行星齒輪減速機是我國廣泛運用在華東地區、華東地區、用於塔引入式起重機機械的回轉機構,廣泛應用於冶金、礦山、起重、運輸、水泥、建築、化工、紡織、印染、製藥等領域。這種方法是傳統相空間理論的進步發展,它包括,01映射符號動力學分形兒何以及蚪方法等2 3.3分叉理論和穩定性理論分叉理論是非線性係統穩定性理論的主要部分,對於普通係統和混沌係統均具有重要意義。動態分叉直接與結構穩定性相關聯,結構不穩定就會出現動態分義。研宄係統的分叉特抄1的法多種多樣。迎常的分叉曲線成相的相可。利頻域或數值分析接求奸28.前述的頻域,1分叉定刺及其高階近似是分析分叉問的通用方法。另外,奇異性,論是分義問的種嚴格的理論框架。
  3.4混沌係統理論混沌係統理論是自洛倫茲以來,混沌研究被廣泛的注意以後,逐漸形成休係的。混沌係統,論卞要乜括混沌的產生機銓及須測混沌的性質行為及前述理論應用於混沌分析的技術以及典型混沌係統的應用性理論。
  除以上4類分析方法外,微分動力係統理論和統計學理論等也應用於混沌現象的分析29.
  雖,目前要將這些研究方法完全應用於電機盡管非線性運究的複雜性,過幾+年傳雲力係衝泥動的分析不太現實,也無法照搬(照原樣不動地搬用)現有的研宄成果。因為電機傳動係統通常是個用階以上微分方程描述的複雜係統,而現有的混沌分析方法僅對階以下微分方程較為成熟這給電機傳動係統混純運動的研究帶來相當的難度,必須在發展混沌分析理論的同時開展研究,這也是目前電機傳動係統混純運動研究遲緩的重要原因因而,如何科學地簡化電機傳動係統的數學模型,有針對性地應現有的浞沌研宄法。展對電機傳動係統混沌運動的探索是目前較為實際的研究途徑。
  4電機傳動係統(system)混沌現象控製研宄電機傳動係統混純現象最終目的是實現控製。方麵通過控製克服電機傳動係統的混純運動或不規則運動,消除電機傳動係統的不穩定閃素。
  如通過對電機參數與屯機傳動係統,屯觀象關係的研允,在電機設計時口的調整電機參數避免參數引發混沌運動或不規則運動。P站最新版下载1、R係列同軸式斜齒輪減速機結合國際技術要求製造,具有很高的科技含量2、節省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達132KW; 3、能耗低,性能優越,減速機效率高達95%以上;4、振動小,噪音低,節能高;5、選用優質鍛鋼材料,鋼性鑄鐵箱體,齒輪表麵經過高頻熱處理;6、經過精密加工,確保軸平行度和定位軸承要求,形成斜齒輪傳動總成的減速機配置了各種類電機,組合成機電一體化,完全保證了產品使用質量特性。又如在電力電子變換器與電機混純現象關係的研究中,將使電力電子變換器與電機的機電體化配合更加完善,出現更符合電機運行的,賈1控製策略等。而混沌控製的另方麵,則是利用控製有目的使電機傳動係統出現,純,現方的研宄叫。混沌運動;邰是有害的,利用混純運動或不規則運動的某些特性,有可能大大提高電機傳動係統控製性能。例如在電機的調,過程中,若按現有的控製方式,控製是逐步按既定調節規律進行的。速度動態響應和控製能量在定擰製策略下是確定的。而假如利用混純現象對係統參數初值敏感的特性。在未達到要求,度之前。通過調整電機傳動係統的某些關鍵參數,有意使其進入混純,就有可能利用較小的能量而迅速地使電機達到要求轉速。相關的例子是美國宇航總署5人利用天體力學中體運動即混沌運動對微小擾動的極度敏感性,使用非常少量的殘餘氫液燃料就把個63飛行裝置送到千萬英哩之外跨越太陽係實現第1次科學慧呈的對接,該結果發在著名的麽⑴雜誌上又如還,以假設利⑴混沌產生複合的不相1辦調的而義對係統危害較小的振蕩頻41.去,代電動機令人討厭的機械噪聲和電磁噪聲,從而有可能得出種有效地減少電機噪的方法,此外,還可以利用混沌運動提高某些工作機械的作效率,前血提到的研磨機驅動電機的混沌運動,可以使研磨機效率大大提高就是個很控製將汗辟電機傳動係統控製新途徑。是十分意義的工作4.1參數擾動控製法,7法33由於非線性動力係統的混沌現象是由某些關鍵十分自然的想法就是直接控製或調整這些參數,這種方法十分適合於電機傳動係統的混沌控製。電機傳動係統參數和變量(Variable)眾多,通過調節電機本體的電;1.電感。屯壓流頓率氣隙磁鏈轉動慣量摩擦阻尼係數電力電子變換器的器件開關工作頻率輸入電壓電流輸出電壓電流的,河波形反饋控製係統的控製增益反饋係數及與各種控製策略相關的參數,就能利用它們直接控製混沌。
  0;法就是種參數控製法。它迪過對係統參數的調節,達到控製混沌的目的。因而,它實際上是個開環控製過程,具有2個突出的優點,不要求知道嚴格的係統數學模型2能通過微小的摶製倍號就能獲得明顯的控製效果,這在實際混純控製中己得到較多的應用。
  4.2納入軌道法或強迫遷涉法該控製方法假定目標軌道與給定的動力係統有相同的數學方程然後把2個方程疊加起來,由此迫使動力係統的混沌狀態轉移到目標軌道上去。這種控製方式方法與0,法樣,在工程上是種開環控製。它對於電機傳動係統是種新的尚未采用的控製方式。它的優點是設計和使用都十分簡取缺點是沒有辦法確保控製過程的穩定性如數值誤差容易引起控製作用的失敗。
  4.3工程反饋(fǎn kuì)控製法對於電機傳動係統這樣個多輸入多輸出強非線性控製係統。般邡要求采用反饋控製,並兒各種形式的反饋控製設計方法日趨成熟,因而若能在現反饋控製係統設計中迭(dié)加或實現混沌控製。例如在感應電動機矢域控製成直接轉矩擰製中考慮混沌摶製策略。將有可能大大提高係統控製精度穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)性和可靠性。大量的工程應用事實明,反饋控製法能卓有成效地實現混沌控製,是種能在電機傳動係統混純控製中大量應用的方法。工程反饋控製法具有般反饋控製的優點不需要使用除係統輸出或狀態變量以外的任何育關給定被控製係統的信息如係統參數的變化等,不改變被控係統的結構,具有良好的軌道跟蹤能力和穩定性,以及設計裝配和好的實柬七播研允電機傳動係統浞沛現象的具備個比較精確的數學模型和輸入目標(cause)函數或軌道,因而在隻6在觀測數據而沒數學方程式的情況下不能接使用。
  隨養付電機傳動係統控製性能的要求不斷提高,各種智能(intelligence)控製方法如自適應控製模糊控製神經網絡控製都在電機傳動係統得到應用。混沌運動從非線性角度看,它更適合於對係統的般描述,正如加利福尼亞州立大學柏克來分校從事了十多年大腦神經科學研,特別是大腦神經活動的混沌現象的1教授指出的那樣大腕中被技製的混沌現象代實不僅儀是大腦複雜性的種副產品。
  控製混沌的這種能力可能是大腦區別於任何種人工智能機器的主要特征。因而從智能控製角度去控製混沌將可能取得更有好的效果。同時也說明電機傳動係統(system)智能控製,無論從提高控製性能而言還是餛沌控製而言都將是個重要的途徑。
  5結語電機傳動係統的研宄發展節今,僅僅從線性和確定性運動角度去分析(Analyse)其不規則運動己不能滿足對電機傳動係統控製性能日益提高的要求。混沌運動是非線性係統的種性能征寸於電機傳動係統這樣個多輸多輸出強;線性控製糸統,初期的研究己經明,電機傳動係統具有混沌運動的特性成可通過調節係統參數成外界擾使其進入混沌運動。電機傳動係統固有的混沌運動可以用於解釋其不規則運動,這對全血認識屯機傳動係統的運動特性,提高控製性能具有重要的意義。而另方麵,有目地利用電機傳動係統的泥純現象,將釕可能得到更高效更高品質的電機傳動係統控製策略。
  何由廠馬達傳動係統是1用數7描述(description)十分4雜的係統,理論研,和實際研究都很困難,國內外隻有非常少的學者在進行研究。然而,可以預計隨著混純理論的不斷發展,各種實駘手段的+斷捉高,對電機傳動係統逐步深入地開展,沌運動的研宄是必然的,是個具有較強生命力的發展方向。
  田玉楚,張鍾俊1此1282非線性係統中毛宗源,邱煥耀,2,1格7,37感應電動機解尤變結構控製係統抖振和消除的研究517,化6他,16 31以8 3李忠,毛宗源乜21嘩。2.1奶,如。混沌控製綜述3張波1962,男,博士。教授,博士生導師,研究方向為交流傳動和電力電子技術;李忠1970,男,博士生,研,方向為現代控製理論及應用;毛宗源1936,男,教授,博士生導師,研究方向為現代控製理論及應用電力電子技術;龐敏熙196男,博士,副教授,研宄方向為電力電子技術。

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