由驱动电机和减速齿轮机构组成的旋转模组,由于具有高传动比、高精度、效率高等优点被广泛应用于汽车、航空航天、机器人、国防工业等领域。目前,对驱动电机和减速齿轮机构分别进行了许多研究,但是将二者结合起来作为一个整体系统进行的研究却很少。另外,现有的研究采用的动力学模型通常为整数阶微分方程,并不能充分反映出系统的一些特殊的动力学性质。为了能够更加准确的反映旋转模组的基本特征,不仅需要将驱动电机和减速齿轮机构作为一个整体进行分析和研究,还应考虑旋转模组中存在的特殊的动力学性质。本文以由永磁同步电机和渐开线直齿圆柱齿轮机构组成旋转模组为研究对象,结合动态电路法和集中参数法,建立了旋转模组的分数阶动力学分析模型,分析了系统内外参数变化对旋转模组系统动力学特性的影响;针对旋转模组在特定参数下出现的混沌运动,设计出了相应的控制器,实现了对混沌的控制。本文的主要研究工作和结论如下:1.考虑电感元件分数阶本质特性、转子和齿轮质量分布不均匀特性,采用动态电路法和参数集中法,建立了旋转模组中永磁同步电机和渐开线直齿圆柱齿轮机构的分数阶动力学模型,进而得到了整个旋转模组系统的动力学模型。2.针对旋转模组自身多变量、多输入、强耦合、非线性等复杂特性,采用G-L定义的分数阶微分数值方法,分析了输入电压、负载转矩、齿轮啮合刚度谐波分量幅值、传动误差幅值等系统内外参数变化对旋转模组系统动力学特性的影响。研究结果表明:旋转模组系统动力学特性主要受到输入电压、负载转矩的影响,随着输入电压和负载转矩的变化呈现出复杂的运动状态;齿轮啮合刚度谐波分量幅值和传动误差幅值在给定取值范围内变化,主要影响旋转模组中齿轮传动机构的扭转位移和扭转速度。研究结果还表明:旋转模组中电机输出转速对整个旋转模组的运动状态具有决定性作用,只有当旋转模组中电机转速处于定值时,整个旋转模组才能够处于稳定的单周期运动状态。3.为控制旋转模组出现的混沌运动,根据分数阶微分方程稳定性定理,设计出了控制器。通过控制旋转模组中的永磁同步电机的输出转速,实现了对整个旋转模组系统混沌运动的控制。本文的研究工作不仅对于旋转模组的实际应用具有重要的意义,同时对机电耦合系统非线性动力学特性的理论及应用研究也具有一定的意义。