《現代控制工程》負載元件方程的推導

2021-07-09 09:13:45 字數 621 閱讀 8042

《現代控制工程(第五版)》 5.3.1 章節中講述,伺服系統由比例控制器和負載元件(慣性和黏性摩擦元件)組成。假設我們希望控制輸出位置 c,使其與輸入位置 r 相協調。

負載元件方程為 jc

′′+b

c′=t

式中,t 為比例控制器產生的力矩。

以下為該方程的推導:

黏性摩擦係數(viscous friction coefficient)是摩擦力與物體運動速度的比值。因此有: f=

beqv

式中,f

為摩擦力,be

q為直線運動中等效的黏性摩擦係數,

v 為直線運動的速度。轉換為力矩有: t=

fr=b

eqvr

=beq

r2ω=

bdθd

t式中,

t 為摩擦力產生的力矩,

b為旋轉運動中的黏性摩擦係數。

由力學知識有: t=

d(jω

)dt=

jd2θ

dt2

合併以上二式有: jd

2θdt

2+bd

θdt=

t 式中,t

為比例控制器產生的力矩。至此,原式得證。

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