雙振動電機系統(tǒng)的數(shù)學模型

    雙振動電機利用旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生直線激振力的機 理在振動機械(如直線振動篩、水平運輸機、振動打 樁機及振動砌塊成型機等)中有著廣泛的應(yīng)用。

    為了獲得理想的工作性能, 雙電機的同步必須 得到可靠保證。同步方法有自同步、強制同步和控 制同步[ 1] 。 控制同步是現(xiàn)代振動機械的發(fā)展方向。

    控制同步最常用的方法是主從跟蹤式控制策略。這種控制 策略容易實現(xiàn), 但控制效果會受到控制結(jié)構(gòu)的制約 以及PID 參數(shù)難以整定等因素的影響。

    為此, 一些學者對此進行了改進, 如采用模糊 控制[ 2] 及考慮耦合等[ 3] 。Baeksuk CHU 等詳細地分 析了交叉耦合補償控制策略[ 4 ] 。而Tom izuka等又 把自適應(yīng)前饋控制策略用到交叉耦合控制器中, 以 改進瞬間響應(yīng)性能和提高抗干擾能力[ 5] 。但所有這些研究并未給出最優(yōu)意義下的解決方案。本文應(yīng)用 最優(yōu)跟蹤控制策略對雙振動電機同步問題進行研究, 使2臺電機同時跟蹤一個給定頻率信號和一個相位差信號, 取得了滿意的實驗結(jié)果。

    所研究的雙振動電機系統(tǒng), 如圖1所示。

圖1 雙振動電機系統(tǒng)示意圖

    圖中, H1和H2 分別為偏心電機1和偏心電機2的相位角。當這2個相角相等時, 2個偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力的合力將在垂直方向, 而水平方向的合力為零。

    以交流永磁同步電動機為驅(qū)動元件, 采用磁場定向矢量控制策略。以電機的角速度X作為輸出,以伺服驅(qū)動器的控制電壓u 作為輸入, 單個電機的等效傳遞函數(shù)為G ( s) = 1J s+ B( 1)式中, J 為電機和負載折合到電機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量; B 為等效粘性阻尼系數(shù)。