摘  要  本文是全文的第三部分，介紹負(fù)載參數(shù)對振動特性的影響。

敘  詞  步進(jìn)電動機(jī)振動特性負(fù)載參數(shù)

    與電動機(jī)的角速度成正比變化的負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱為粘滯摩擦負(fù)載，沒有外加的粘滯摩擦負(fù)載時，電動機(jī)本身不是一個理想的機(jī)械系統(tǒng)，存在著不大的阻力轉(zhuǎn)矩，其中包含小的庫侖摩擦轉(zhuǎn)矩及小的粘滯摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)的運(yùn)動方程式為：

    要說明的是混合式步進(jìn)電動機(jī)本身的摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不是真正的純機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，實(shí)際上主要是鐵損耗引起的。由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動在齒層和定子極身內(nèi)引超的鐵心損耗，需要由電磁功率提供，表現(xiàn)出的鐵心損耗轉(zhuǎn)矩，要由電磁轉(zhuǎn)矩負(fù)擔(dān)。其中磁滯損耗對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，具有類似庫侖摩擦轉(zhuǎn)矩的特性；渦流損耗的轉(zhuǎn)矩則具有粘滯摩擦轉(zhuǎn)矩的特性。

    在研究振動特性時，阻尼系數(shù)是一個很重要的參數(shù)，阻尼系數(shù)為零或負(fù)的系統(tǒng)肯定是不穩(wěn)定的，圖1是電動機(jī)空載、本身的阻尼系數(shù)不同的情況下振動特性的仿真曲線�？梢钥闯�，阻尼系數(shù)增大時，低頻和中頻振蕩的振幅有所下降，但變化不是十分顯著，對高頻不穩(wěn)定區(qū)則產(chǎn)生明顯的影響。阻尼系數(shù)減小時，高頻不穩(wěn)定區(qū)角速度振蕩的振幅增大，在一定條件下會失步不能運(yùn)行；阻尼系數(shù)增大，角速度振蕩的振幅減小并趨于穩(wěn)定。加機(jī)械阻尼器能改善高頻運(yùn)行的平穩(wěn)性及提高運(yùn)行頻域的原因就在于此。

    應(yīng)當(dāng)指出，電磁轉(zhuǎn)矩中的異步轉(zhuǎn)矩分量，與角速度成一定的比例關(guān)系，即阻尼轉(zhuǎn)矩的特性，稱為電磁阻尼轉(zhuǎn)矩。在運(yùn)動過程中起阻尼的作用，但是不包括在上述的p之中，它包括在式(1)右端項(xiàng)內(nèi)。電磁阻尼轉(zhuǎn)矩隨角速度增大而上升時為正，隨角速度上升而下降時為負(fù)，當(dāng)它為負(fù)值且****值達(dá)到或超過機(jī)械阻尼轉(zhuǎn)矩的值時，整個系統(tǒng)便成為零阻尼或負(fù)阻尼，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。如果人為增大機(jī)械阻尼系數(shù)，則系統(tǒng)又可回復(fù)穩(wěn)定。仿真所得的結(jié)果恰好符合這樣的原理性分析。

    圖2示一系列不同大小的摩擦性負(fù)載時振動特性的仿真曲線�？梢钥闯瞿Σ列载�(fù)載對低頻振蕩的抑制作用很明顯。低頻諧振時，電動機(jī)的角速度一般在正負(fù)之間波動，摩擦性負(fù)載在角速度改變方向時負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也改變，因而提供了很強(qiáng)的阻尼作用，所以只要略加負(fù)載，角速度的波動都得到了有效的抑制。

    對于中頻段的振蕩，摩擦負(fù)載也有較明顯的抑制作用。曲線表明，當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大到tl=0.6nm時，中頻段的振蕩也得到了很好的抑制。此后再進(jìn)一步增大負(fù)載時，對中、低頻段的振動特性影響不明顯，圖3表示fcp=800脈沖／s、tl=o和tl=0.6nm時電壓、電流和角速度等的仿真波形，可以清楚地看出加載后的電流波形、轉(zhuǎn)矩波形和角速度波形的變化。

     對高頻不穩(wěn)定性的影響。負(fù)載較小時，高頻不穩(wěn)定區(qū)及角速度振蕩的振幅都沒有明顯的變化，負(fù)載進(jìn)一步增大時，高頻不穩(wěn)定性加劇，不穩(wěn)定區(qū)向低頻區(qū)移動。

    轉(zhuǎn)動慣量的變化主要影響電機(jī)的自然頻率，自然頻率與轉(zhuǎn)動慣量的平方根的倒數(shù)成正比，而低頻共振是控制脈沖關(guān)于自然頻率的諧振，因此增大轉(zhuǎn)動憤量將有助于抑制低頻振蕩。

    慣性負(fù)載抑制振蕩，平滑運(yùn)動的作用還可以作如下解釋。轉(zhuǎn)子的運(yùn)動方程重寫如下：

  

    當(dāng)用轉(zhuǎn)子電角速度來表示時，上式可寫