本文關鍵詞：機電集成靜電諧波微傳動動態(tài)特性和靜電懸浮研究　出處：《燕山大學》2012年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 機電集成 靜電諧波傳動 自由振動 受迫振動 PID控制

【摘要】：機電集成靜電諧波傳動是一種集控制、驅動和傳動功能于一體的新型廣義復合傳動。該傳動的主要組件包括一個可以在靜電力下變形的微柔輪和施加旋轉電壓的電極。當在柔輪與相對的電極之間順序施加旋轉電壓時，柔輪會發(fā)生周期性變形，從而導致柔輪和定子之間靜電作用部位周期性變化，進而驅動柔輪和支撐軸旋轉，實現(xiàn)低速大扭矩的動力輸出。該傳動把諧波傳動、控制技術和靜電驅動技術融于一體，，并且運轉平穩(wěn)、傳動比大、效率高，具有廣闊的應用前景。 本文建立了考慮非均布載荷時機電集成靜電諧波傳動的機電耦合靜力學模型，推導了柔輪徑向位移方程和輸出扭矩方程，得出了柔輪徑向位移和輸出扭矩隨系統(tǒng)參數(shù)變化的規(guī)律。結果表明，非均布載荷對柔輪徑向位移和輸出扭矩的影響不可忽略。 利用機電耦合動力學方程，研究了柔輪固有頻率和振動模態(tài)的影響因素和影響規(guī)律。利用模態(tài)疊加法，給出了機電集成靜電諧波微型傳動系統(tǒng)在電壓擾動下的強迫響應方程。運用該方程，研究了非均布載荷條件下系統(tǒng)的強迫響應及其隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。結果表明，在某些情況下非均布載荷對柔輪振動的影響較為明顯。 采用PID控制方法對柔輪進行靜電懸浮控制，減小了機電集成靜電諧波微傳動柔輪支撐的摩擦阻力，保證了柔輪和電極的同軸度，從而大大降低了電機的啟動力矩。 完成了柔輪靜電懸浮控制系統(tǒng)的數(shù)學建模，確定了PID控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，對比分析了開環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制性能；建立了柔輪靜電懸浮控制系統(tǒng)的Simulink仿真模型，模擬了階躍工作電壓激勵下的靜電懸浮控制過程。結果表明，采用PID控制器可以達到靜電懸浮的預期效果。
[Abstract]:The invention relates to an electromechanical integrated electrostatic harmonic drive , which is a novel generalized compound transmission integrating control , driving and transmission functions . The electromechanical coupling statics model of electro - mechanical integrated electrostatic harmonic drive taking into account the non - uniform load is established , the radial displacement equation and the output torque equation of the flexspline are deduced , and the law of the radial displacement and output torque of the flexspline varies with the parameters of the system . The results show that the influence of the non - uniform load on the radial displacement and output torque of the flexspline is not negligible . Based on the electromechanical coupling dynamics equation , the influence factors and the influence law of the natural frequency and the vibration mode of the flexspline are studied . The forced response equation of the electromechanical integrated electrostatic harmonic micro - drive system under voltage disturbance is given by using the modal superposition method . The forced response of the system under the condition of non - uniform load and its changing law with the system parameters are studied by using the equation . The results show that the influence of the non - uniform load on the vibration of the flexspline is more obvious under certain circumstances . By adopting the PID control method , the static suspension control of the flexible wheel is adopted , the friction resistance of the electromechanical integrated electrostatic harmonic micro - transmission flexible wheel support is reduced , the coaxial degree of the flexible wheel and the electrode is ensured , and the starting torque of the motor is greatly reduced . The mathematical modeling of the flexible - wheel electrostatic levitation control system is completed , the control parameters of the PID control system are determined , the control performance of the open - loop and closed - loop control system is analyzed , the Simulink simulation model of the flexible - wheel electrostatic suspension control system is established , and the static suspension control process under the excitation of the step operating voltage is simulated .

【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.43

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本文編號：1358229