电压负载对电机运动的检测。

      电机传感器模型是用来检测开关夹持和放开点的。在Maplesim当检测到速度减小到0时，设定分段函数choice(t)的值为1,表示开关执行夹持动作。当驱动力减负载大于0且正向增大时，设定分段函数choice(t)的值为-1，表示开关执行放开动作，此时开关放开质量块的振动带动输出轴运动做功。分段函数的函数值如图1所示。将choice(t)的函数值通过Maplesim的自带模拟模块Hysteresis进行处理。经过Hysteresis处理后的结果如图2所示。Hysteresis模块的方程为4.3其中参数设置为-0.5。

图1：分段函数函数图像

分段函数函数图像

图2：经过Hysteresis处理后的结果

      经过Hysteresis处理后的结果

      该简化模型基于四个假设：

      ①机械开关是理想的，即该机械开关在垂直于开关运动的方向上具有足够的刚度并且开关动作的响应相对于开关控制信号没有时间延迟；

      ②外部载荷直接作用于东莞电机输出轴上，其刚度和阻尼特性在该简化模型中没有考虑；

      ③保证开关能够夹持住输出轴，即开关夹持时的最大静摩擦力大于负载和反向驱动力之和；

      ④忽略输出轴与其支撑系统之间的摩擦力，即开关放开以后输出轴不受其他任何摩擦力；

      求解器选用四阶荣格库塔（RK4)，RK4求解器是一个刚性ode求解器，能够适应于马达运动状态可能现的突变。求解类型采用定步长求解，固定的时间步长为1e-8,不考虑积分误差。

      振子质量m1和输出轴质量m2分别设为1Kg和5kg。两边弹簧的刚度为振子的等效刚度328986%,中间弹簧用来模拟压电陶瓷片，为了减小压电陶瓷片的变形对整个系统的影响,设置中间弹簧的刚度为其1000倍。驱动电压的频率为100Hz。外部载荷为1N;结构和空气阻尼折算为10Ns/m。开始一段时间内输出轴被夹持住,这是由于环球电机有一个起振的过程，在该过程中，驱动力小于负载和摩擦力之和，但随着能量的蓄积，振子的速度和位移的振幅逐渐增大,当驱动力大于负载和摩擦力之和后，开关放开，输出轴开始运动。

      占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。机械开关驱动电压为高电平时，机械开关执行夹持动作；机械开关为低电平时，机械开关执行放开动作。因此机械开关驱动电压的占空比对东莞电机的运动性能有非常重要的影响。

表1：不同占空比下输出轴平均速度

占空比	50	62.5	67	75	83	87.5	92	100
平均速度zitr6	1261	592	461	383	206	109	61.8	9.89

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