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伺服电机驱动的结晶器非正弦振动的设计研究

路士平  
【摘要】:结晶器非正弦振动是发展高效连铸技术的核心技术之一。电液伺服系统驱动的非正弦振动系统运行平稳,振动参数调节灵活,但系统复杂,投资、运行和维护费用高,对现有铸机的改造工作量大。而机械非正弦振动系统,如椭圆齿轮非正弦等具有结构紧凑,投资小,可靠性高,运行维护成本低等优点,但其波形偏斜率无法在线自动调节,且无法应用于流间距较小铸机的改造。因此,开发一种结构简单,波形偏斜率能在线自动调节,投资低廉的非正弦振动系统具有重要的理论意义与现实意义,本文针对这一课题进行了如下研究工作。 在非正弦波形产生机理的基础上,分析了一种由伺服电机驱动的结晶器非正弦振动技术,分析了其电控系统。针对三种常用的非正弦波形,分析了伺服电机非正弦系统实现这三种波形的原理。 分析了PMSM的数学模型,将结晶器振动机构假设成多刚体,采用矩阵法,对其进行了运动学分析。并建立了ADAMS模型,对机构的位移、速度、加速度进行了分析。分析了基于矢量控制的PMSM非正弦振动控制系统,并对常用函数对应的PMSM转速进行了仿真。 应用机电的基本理论,建立四连杆的等效物理模型,分析系统的转动惯量、转矩,进行振动装置的总体设计。由于伺服系统与一般的机电传动系统相比具有特殊性,确定了快速响应的条件;其次利用材料力学基本理论校核各个构件的强度、刚度,从而确定构件的尺寸,设计出相对合理的实验装置。 分析了控制模型,从确定最佳工艺参数的角度分析了非正弦基本参数的取值范围。


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