[发明专利]基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法

说明书

本发明公开了一种基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法，包括以下步骤：S1：建立永磁电机键合图模型；S2：建立减速器键合图模型；S3：建立电驱动系统键合图模型，并推导出电驱动系统键合图模型的状态方程；S4：输入仿真参数，并修正电驱动系统键合图模型。采用以上技术方案，清晰地描述了电驱动系统的能量传递过程，能够实时动态反映电驱动系统的动态特性，为电驱动系统的优化设计提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及电驱动系统优化设计技术领域，具体涉及一种基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法。

背景技术

电驱动系统包含电、磁、机、液、热等多种能量流之间的相互传递与转化，只有建立多场耦合的一体化模型，才能获取更加准确的载荷特性、效率特性、幅频特性以及温度场特性，从而为一体化电驱动系统的设计与开发以及参数优化提供设计依据。

在电驱动系统的建模中，大部分都是采用传统的理论建模方法进行建模。将电驱动系统分成机械、电气和磁场等几个子系统，而后运用一些定律建立系统的动力学方程，通过对微分方程进行拉式变换并结合各子系统的耦合关系，最终导出电驱动系统输入输出间传递函数。这种传统的理论建模方法易于理解，但当需要深入到整个电驱动系统内部更准确的建模或是系统包含的子系统变多时，各个子系统之间的联系和约束情况就变得异常的复杂。采用传统的理论建模方法往往难以实现，容易出错。而键合图理论由于具备将多种能量和领域场统一起来建立模型的优势使得其走进了研究人员的视野。其优点和特色为：建立的键合图模型可向前、后仿真；可以灵活、方便地更改系统构建及其相关参数；可以便捷的由键合图模型列写相应的数学模型；可以清晰、形象地表达物理模型的内在联系以及能量传递。

现今，已有相关的研究人员采用键合图法对电驱动系统进行建模。虽然目前已有研究人员在电驱动系统优化设计中采用了键合图法模型，但其所建立的模型都较为简单，只可反映电驱动系统的运动学特性，没能深入到电机系统内部的电磁转换层面以及齿轮啮合的原理上进行建模，这就限制了其在电驱动系统一体化设计上的作用大小。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法。

其技术方案如下：

一种基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法，其要点在于，包括以下步骤：

S1：建立永磁电机键合图模型，并推导出永磁电机键合图模型的状态方程；

S2：建立减速器键合图模型，并推导出减速器键合图模型的状态方程；

S3：根据永磁电机键合图模型和减速器键合图模型，建立电驱动系统键合图模型，并推导出电驱动系统键合图模型的状态方程；

S4：输入仿真参数，对电驱动系统键合图模型的状态方程进行仿真分析，并修正电驱动系统键合图模型，直到电驱动系统键合图模型能够准确反映减速器的动态特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的基于键合图建模的电驱动系统多场耦合优化方法，具有其以下优点：

1、可以直接整体地表示整个包含多种能量领域的电驱动系统，容易推得整个电驱动系统的状态方程；

2、可以先分别对电驱动系统各个子部件分别进行建模，然后能够很容易地连接在一起，从而能够很方便地添加其他部件；

3、清晰地描述了电驱动系统的能量传递过程，能够实时动态反映电驱动系统的动态特性，为电驱动系统的优化设计提供了理论基础。

附图说明

图1为永磁电机的等效电路图；

图2为永磁电机键合图模型；

图3为第一级齿轮副啮合动力学模型；