双振动电机系统的数学模型

    双振动电机利用旋转运动产生直线激振力的机 理在振动机械(如直线振动筛、水平运输机、振动打 桩机及振动砌块成型机等)中有着广泛的应用。

    为了获得理想的工作性能, 双电机的同步必须 得到可靠保证。同步方法有自同步、强制同步和控 制同步[ 1] 。 控制同步是现代振动机械的发展方向。

    控制同步最常用的方法是主从跟踪式控制策略。这种控制 策略容易实现, 但控制效果会受到控制结构的制约 以及PID 参数难以整定等因素的影响。

    为此, 一些学者对此进行了改进, 如采用模糊 控制[ 2] 及考虑耦合等[ 3] 。Baeksuk CHU 等详细地分 析了交叉耦合补偿控制策略[ 4 ] 。而Tom izuka等又 把自适应前馈控制策略用到交叉耦合控制器中, 以 改进瞬间响应性能和提高抗干扰能力[ 5] 。但所有这些研究并未给出最优意义下的解决方案。本文应用 最优跟踪控制策略对双振动电机同步问题进行研究, 使2台电机同时跟踪一个给定频率信号和一个相位差信号, 取得了满意的实验结果。

    所研究的双振动电机系统, 如图1所示。

图1 双振动电机系统示意图

    图中, H1和H2 分别为偏心电机1和偏心电机2的相位角。当这2个相角相等时, 2个偏心质量产生的离心力的合力将在垂直方向, 而水平方向的合力为零。

    以交流永磁同步电动机为驱动元件, 采用磁场定向矢量控制策略。以电机的角速度X作为输出,以伺服驱动器的控制电压u 作为输入, 单个电机的等效传递函数为G ( s) = 1J s+ B( 1)式中, J 为电机和负载折合到电机轴上的等效转动惯量; B 为等效粘性阻尼系数。