1、蘭州交通大學(xué) 電力電子與電力傳動(dòng) 0211433 孫云霞,機(jī)電類比,機(jī)電類比：是表明力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)二者的方程和結(jié)構(gòu)的相似關(guān)系，并確定在這些方程和結(jié)構(gòu)中起相似作用的量和元件，以便在兩種系統(tǒng)間傳遞數(shù)學(xué)分析步驟和結(jié)構(gòu)性能的方法。由于力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)基本上是分布系統(tǒng)，用集總的電路系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)電類比只是近似方法，不可能期待得出精確的結(jié)果。但由于電路理論比較成熟，電路圖運(yùn)用起來(lái)很方便，所以運(yùn)用機(jī)電類比來(lái)簡(jiǎn)單分析力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或者預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)力學(xué)振動(dòng)系統(tǒng)均是有利的。,機(jī)電類比的思路,機(jī)電類比就是把機(jī)械的力學(xué)系統(tǒng)和電路的電學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行比較，通過(guò)相似的特征方程找出對(duì)應(yīng)的機(jī)械和電路, 可以通過(guò)機(jī)械的緩慢變化

2、的暫態(tài)過(guò)程透視出電路的迅變的暫態(tài)過(guò)程。 動(dòng)作的特征: 在力學(xué)系統(tǒng)中是機(jī)械位移和速率的變化，在電學(xué)系統(tǒng)中是電荷、電流和電壓的變化, 但其變化的實(shí)質(zhì)在于力。在力學(xué)系統(tǒng)所受機(jī)械力大致來(lái)源于重力、彈力、摩擦力和流體粘滯力, 在電學(xué)系統(tǒng)中大致來(lái)源于靜電力和非靜電力。,首先要根據(jù)類比內(nèi)容, 建立動(dòng)作特征方程。如RC電路中, 其特征量方程為：U+iR=0或q/c+R dq/dt=0；對(duì)應(yīng)于力學(xué)系統(tǒng)的特征量方程為：ax+bv=0或ax+b dx/dt=0, 然后根據(jù)方程尋找滿足方程的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng), 比如彈黃振子、單擺或其他可以作周期振動(dòng)的機(jī)械設(shè)備, 在一些附加條件下就可以制成一套機(jī)電類比器。,機(jī)電類比舉例,通

3、過(guò)機(jī)械的緩慢變化透視相應(yīng)的電學(xué)系統(tǒng)的迅變過(guò)程, 關(guān)鍵在于建立緩慢變化的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng), 這系統(tǒng)稱緩閉器。機(jī)械的緩閉器一般采用油缸中的活塞開(kāi)有一些小孔, 活塞另一端連有彈贊而組成的機(jī)械設(shè)備。 ,舉例(一) RV電路的機(jī)電類比:緩閉器對(duì)應(yīng)RC電路.（活塞質(zhì)量不計(jì)）,方程：kx+b dx/dt=0 q/c+R dq/dt=0 方程:F=Kx+bdx/dt V=Ir+q/c=q/c+Rdq/dt 外力對(duì)應(yīng)對(duì)于電壓，位移對(duì)應(yīng)于電荷，速率對(duì)應(yīng)于電流。,舉例(二) RL電路的機(jī)電類比:無(wú)彈簧的緩閉器對(duì)應(yīng)RL電路.（活塞質(zhì)量不忽略）方程:-bv=ma=m dv/dt -iR=L di/dt,方程:F=bV +m dv/dt E=+iR+L di/dt 外力對(duì)應(yīng)于電壓, 速率對(duì)應(yīng)于電流,舉例(三) RLC電路的機(jī)電類比:彈贊振子類似LC電路方程：-KX=m dx/dt=m -q/c=L dx/dt=L,油中的彈簧振子類似RLC 放電過(guò)程 方程:-kx-bv=m dx/dt=m -q/c-iR=L di/dt=L,外力作用下油浸彈簧振子類似RLC充電過(guò)程。方程:F-Kx-b dx/dt=m E-q/C-R dq/dt=L,參考文獻(xiàn) 1石曉斌等, 理論力學(xué)基礎(chǔ)教程, 湖南大學(xué)出版社,(1 9 8 9 ).