淮陰工學院畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯系（院）：江淮學院專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：學號：外文出處：NonlinearDynamics18:383-404,1999(用外文寫)附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：外文資料翻譯內容基本接近課題，具有一定的外文檢索能力，中文譯文語句基本通順，但有個別語句不符合中文習慣表達。簽名：（手寫簽名）2009年3月15日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件1：外文資料翻譯譯文步進電機的振蕩、不穩(wěn)定以及控制摘要：本文介紹了一種分析永磁步進電機不穩(wěn)定性的新穎方法。結果表明，該種電機有兩種類型的不穩(wěn)定現(xiàn)象：中頻振蕩和高頻不穩(wěn)定性。非線性分叉理論是用來說明局部不穩(wěn)定和中頻振蕩運動之間的關系。一種新型的分析介紹了被確定為高頻不穩(wěn)定性的同步損耗現(xiàn)象。在相間分界線和吸引子的概念被用于導出數(shù)量來評估高頻不穩(wěn)定性。通過使用這個數(shù)量就可以很容易地估計高頻供應的穩(wěn)定性。此外，還介紹了穩(wěn)定性理論。廣義的方法給出了基于反饋理論的穩(wěn)定問題的分析。結果表明，中頻穩(wěn)定度和高頻穩(wěn)定度可以提高狀態(tài)反饋。關鍵詞：步進電機，不穩(wěn)定，非線性，狀態(tài)反饋。1.介紹步進電機是將數(shù)字脈沖輸入轉換為模擬角度輸出的電磁增量運動裝置。其內在的步進能力允許沒有反饋的精確位置控制。也就是說，他們可以在開環(huán)模式下跟蹤任何步階位置，因此執(zhí)行位置控制是不需要任何反饋的。步進電機提供比直流電機每單位更高的峰值扭矩；此外，它們是無電刷電機，因此需要較少的維護。所有這些特性使得步進電機在許多位置和速度控制系統(tǒng)的選擇中非常具有吸引力，例如如在計算機硬盤驅動器和打印機，代理表，機器人中的應用等.盡管步進電機有許多突出的特性，他們仍遭受振蕩或不穩(wěn)定現(xiàn)象。這種現(xiàn)象嚴重地限制其開環(huán)的動態(tài)性能和需要高速運作的適用領域。這種振蕩通常在步進率低于1000脈沖/秒的時候發(fā)生，并已被確認為中頻不穩(wěn)定或局部不穩(wěn)定1，或者動態(tài)不穩(wěn)定2。此外，步進電機還有另一種不穩(wěn)定現(xiàn)象，也就是在步進率較高時，即使負荷扭矩小于其牽出扭矩，電動機也常常不同步。該文中將這種現(xiàn)象確定為高頻不穩(wěn)定性，因為它以比在中頻振蕩現(xiàn)象中發(fā)生的頻率更高的頻率出現(xiàn)。高頻不穩(wěn)定性不像中頻不穩(wěn)定性那樣被廣泛接受，而且還沒有一個方法來評估它。中頻振蕩已經(jīng)被廣泛地認識了很長一段時間，但是，一個完整的了解還沒有牢固確立。這可以歸因于支配振蕩現(xiàn)象的非線性是相當困難處理的。大多數(shù)研究人員在線性模型基礎上分析它1。盡管在許多情況下，這種處理方法是有效的或有益的，但為了更好地描述這一復雜的現(xiàn)象，在非線性理論基礎上的處理方法也是需要的。例如，基于線性模型只能看到電動機在某些供應頻率下轉向局部不穩(wěn)定，并不能使被觀測的振蕩現(xiàn)象更多深入。事實上，除非有人利用非線性理論，否則振蕩不能評估。因此，在非線性動力學上利用被發(fā)展的數(shù)學理論處理振蕩或不穩(wěn)定是很重要的。值得指出的是，Taft和Gauthier3，還有Taft和Harned4使用的諸如在振蕩和不穩(wěn)定現(xiàn)象的分析中的極限環(huán)和分界線之類的數(shù)學概念，并取得了關于所謂非同步現(xiàn)象的一些非常有啟發(fā)性的見解。盡管如此，在這項研究中仍然缺乏一個全面的數(shù)學分析。本文一種新的數(shù)學分被開發(fā)了用于分析步進電機的振動和不穩(wěn)定性。本文的第一部分討論了步進電機的穩(wěn)定性分析。結果表明，中頻振蕩可定性為一種非線性系統(tǒng)的分叉現(xiàn)象（霍普夫分叉）。本文的貢獻之一是將中頻振蕩與霍普夫分叉聯(lián)系起來，從而霍普夫理論從理論上證明了振蕩的存在性。高頻不穩(wěn)定性也被詳細討論了，并介紹了一種新型的量來評估高頻穩(wěn)定。這個量是很容易計算的，而且可以作為一種標準來預測高頻不穩(wěn)定性的發(fā)生。在一個真實電動機上的實驗結果顯示了該分析工具的有效性。本文的第二部分通過反饋討論了步進電機的穩(wěn)定性控制。一些設計者已表明，通過調節(jié)供應頻率5，中頻不穩(wěn)定性可以得到改善。特別是Pickup和Russell6，7都在頻率調制的方法上提出了詳細的分析。在他們的分析中，雅可比級數(shù)用于解決常微分方程和一組數(shù)值有待解決的非線性代數(shù)方程組。此外，他們的分析負責的是雙相電動機，因此，他們的結論不能直接適用于我們需要考慮三相電動機的情況。在這里，我們提供一個沒有必要處理任何復雜數(shù)學的更簡潔的穩(wěn)定步進電機的分析。在這種分析中，使用的是d-q模型的步進電機。由于雙相電動機和三相電動機具有相同的d-q模型，因此，這種分析對雙相電動機和三相電動機都有效。迄今為止，人們僅僅認識到用調制方法來抑制中頻振蕩。本文結果表明，該方法不僅對改善中頻穩(wěn)定性有效，而且對改善高頻穩(wěn)定性也有效。2.動態(tài)模型的步進電機本文件中所考慮的步進電機由一個雙相或三相繞組的跳動定子和永磁轉子組成。一個極對三相電動機的簡化原理如圖1所示。步進電機通常是由被脈沖序列控制產生矩形波電壓的電壓源型逆變器供給的。這種電動機用本質上和同步電動機相同的原則進行作業(yè)。步進電機主要作業(yè)方式之一是保持提供電壓的恒定以及脈沖頻率在非常廣泛的范圍上變化。在這樣的操作條件下，振動和不穩(wěn)定的問題通常會出現(xiàn)。圖1.三相電動機的圖解模型用qd框架參考轉換建立了一個三相步進電機的數(shù)學模型。下面給出了三相繞組電壓方程va=Ria+L*dia/dtM*dib/dtM*dic/dt+dpma/dt,vb=Rib+L*dib/dtM*dia/dtM*dic/dt+dpmb/dt,vc=Ric+L*dic/dtM*dia/dtM*dib/dt+dpmc/dt,(1)其中R和L分別是相繞組的電阻和感應線圈，并且M是相繞組之間的互感線圈。pma,pmbandpmc是應歸于永磁體的相的磁通，且可以假定為轉子位置的正弦函數(shù)如下pma=1sin(N),pmb=1sin(N2錯誤!未找到引用源。/3),pmc=1sin(N-2錯誤!未找到引用源。/3),(2)其中N是轉子齒數(shù)。本文中強調的非線性由上述方程所代表，即磁通是轉子位置的非線性函數(shù)。使用Q,d轉換，將參考框架由固定相軸變換成隨轉子移動的軸（