[发明专利]一种外部激励引起的永磁半直驱式传动轴系扭振控制方法

说明书

一种外部激励引起的永磁半直驱式传动轴系扭振控制方法，属于传动轴系扭振控制方法。步骤：S1:建立大功率永磁电机驱动的半直驱主传动轴的机电耦合动力学模型，获取系统的动态信息；S2:利用多尺度法对模型进行分析，得到机电耦合系统参数变化与系统扭振之间的关系；S3:在参数变化时确定系统的稳定性；S4:构建时滞反馈控制器；S5:根据仿真效果调节机电耦合系统中的各种参数；S6:设计结束。有益效果，本发明首先确定机电耦合系统各参数的稳定区间与振动最小点，然后根据这些参数设计时滞反馈控制器，避免了外部激励与传动系统之间的共振现象，且减小了振动幅值提高了PI闭环控制器的鲁棒性，为低速大扭矩永磁同步电机在采煤机截割部上的可靠运用提供了保障。

技术领域

本发明涉及一种传动轴系扭振控制方法，特别是一种外部激励引起的永磁半直驱式传动轴系扭振控制方法。

背景技术

近年来，随着煤矿机械化的不断发展，对综采设备的高效、高可靠性提出了更高的要求。滚筒采煤机是综采设备的重要组成部分，而现阶段的滚筒采煤机截割部主要采用“三相异步电机+三级直齿减速+截割滚筒”的传动方式，该传动模式由于截割部传动链较长，在恶劣工作条件下，极易产生故障，特别是截割滚筒处的行星齿轮减速器故障，其直接影响采煤机的可靠运行时间。

采用一种由大功率永磁同步电动机、三级直齿减速机、截割滚筒组成的半直接驱动系统，这样不仅可以有效降低采煤机截割部的故障率还可以达到节能减排的目的。由于采煤机截割部在电磁扭矩和滚筒负载扭矩的共同作用下会对传动轴造成扭转振动，而且改变后的采煤机截割部主传动系统因为去除了行星齿轮减速器导致减速比降低，轴系所受到的电磁转矩、负载转矩、负载波动相较于原系统将显著变大，所以轴系所受的扭转振动将更加剧烈，因此对截割部新型半直驱传动系统机电耦合扭转振动控制成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种外部激励引起的永磁半直驱式传动轴系扭振控制方法，解决对截割部新型半直驱传动系统机电耦合扭转振动的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明提供了一种外部激励引起的永磁半直驱式传动轴系扭振控制方法，包括以下步骤：

具体步骤如下：

S1:建立大功率永磁电机驱动的半直驱主传动轴的机电耦合动力学模型，获取系统的动态信息：

根据拉格朗日—麦克斯韦原理，对主传动系统进行全局机电耦合动力学分析，得到大功率永磁电机驱动的半直驱主传动轴的机电耦合动力学模型；

S2：利用多尺度法对机电耦合动力学模型进行分析，得到机电耦合系统参数变化与系统扭振之间的关系：

对不加入时滞的机电耦合动力学模型利用多尺度法进行动力学分析，在考虑主共振的情况下得到系统极坐标形式下的频响函数，得出永磁半直驱截割部机电耦合传动系统中轴刚度系数、阻尼系数对系统扭振的影响；

S3：在参数变化时确定系统的稳定性：

确定S2步骤中主传动轴刚度系数、阻尼系数、永磁电机的安匝数、永磁体厚度的稳定域，并得出主传动轴刚度系数、阻尼系数、永磁电机的安匝数、永磁体厚度在稳定域内对系统扭振影响最小的点；

S4：构建时滞反馈控制器：

根据S3步骤中得到的各种参数构建时滞反馈控制器，对低速大扭矩永磁同步电机的控制信号进行调整；

S5：根据仿真效果调节机电耦合系统中的各种参数：

在MATLAB/SIMULINK中搭建低速大扭矩永磁同步电机驱动的半直驱式传动轴系仿真模型，并在仿真模型中代入设计参数验证设计的有效性；同时与上一步骤相结合调节时滞反馈控制器的时滞参数、电气参数和机械参数；

S6：设计结束。