压电叠堆泵驱动的精密步进驱动电机

提出一种新型压电直线精密步进驱动电机,其结合电流变技术替代机械阀装置,由此实现高精度和高速的性能。该步进驱动电机采用压电泵作为步进驱动动力源,以压电叠堆的伸缩和薄壁蝶形铰链微变形结构驱动泵腔容积的变化,进而控制精密液压缸完成步进运动。解决了以往压电精密步进驱动电机钳位不牢固、步进频率较低、行程小、分辨率低、速度低、驱动力不稳定等问题。研制的压电叠堆泵直线步进驱动电机能够实现高频率(100Hz),高速度(502μm/s),大行程(10mm),高分辨率(0.05μm),大驱动力(100N)等特点,提高了压电型步进驱动电机的整体驱动性能。该步进驱动电机在精密运动、微操作、光学工程和精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

内箝位/外驱动型压电精密步进旋转驱动电机研究

提出一种新型的压电精密步进旋转驱动电机。该驱动电机以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用定子内侧箝位及转子外驱动的方式和薄壁柔性铰链微变形结构，提高了该驱动电机箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过静力学有限元分析和动力学分析，较深入的研究了该驱动电机的运动特性。研制的压电精密步进旋转驱动电机能够实现高频率(40Hz)，较高速度(325mrad /s)，大行程(>360°)，高分辨率(1mrad/step)，较大驱动力(30N×cm)等特点，提高了压电精密步进旋转驱动电机的驱动性能。该驱动电机在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

直线超声电机驱动精密二维定位平台系统

针对当前精密作动技术领域对精密定位系统提出越来越高的要求,设计了一种由蝶形直线超声电机驱动的二维精密定位平台系统。该定位平台系统行程为50 mm?50 mm,以直线型增量光栅编码器作为位置反馈元件,通过上位机编程实现运动控制卡对精密定位平台系统进行控制。为了实现直线超声电机的驱动,设计了一种新型直线超声电机驱动器,实现驱动电压和驱动频率的独立控制。在控制过程中,通过使用复合控制技术,同时结合直线超声电机具有高分辨率步进的控制特性,最终使系统达到高精度运动的控制效果。实验结果表明,在0~50 mm行程内,实现了小于0.28?m的定位精度。     

行走式尺蠖压电直线驱动器研究现状及关键技术综述

尺蠖压电驱动器具有大行程、高精度、大输出力、快速响应、无磁场影响等优点,在超精密定位领域具有广泛的应用前景。而行走式尺蠖压电驱动器又以箝位机构结构简单、刚度和动态性能好,中间驱动机构偏摆小,整体体积小,运动稳定性好等特性引起世界各国的关注。在阐述行走式尺蠖压电驱动器的本质、组成结构及运动原理的基础上,对其国内外研究现状及其关键技术进行了分析,并对其发展趋势进行了展望。     

尺蠖型压电直线电动机制作及性能测试

为了实现机械元件的高精密驱动,设计和研究了一种应用自然界中尺蠖原理的压电驱动直线电动机,完成压电直线电动机的样机制作并对其进行了试验测试。试验结果表明,制作和测试的尺蠖型压电直线电动机工作行程20 mm,最大驱动力38 N,在驱动电压200 V时,具有最大的运动步长35.15μm,步长稳定性误差小于3%,在驱动电压为10 V时,实现最小的运动步长20 nm。电机在无负载状态,驱动频率30 Hz,驱动电压200 V时达到的最大驱动速度484.2μm/s。该电机具备良好的工作性能,在精密驱动领域具有广泛的应用前景。     

超声波电机二维精密控制系统研究与实现

采用超声波电机驱动的二维精密控制系统利用超声波电机的低速大转矩、响应快、断电自锁等特性,直接驱动二维精密平台,可获得很高的位移分辨率.利用上位机、DSP和编码器组成的闭环控制系统通过改变超声波电机驱动信号的调频实现精密控制.研制的二维平台以一对直径为60mm的超声波电机作为驱动元件,采用2 500 p/r编码器可获得100 nm的位移分辨率.     

一种大推力的蠕动式压电直线电机

介绍了一种新型大输出推力的压电直线电机－微脊式蠕动直线电机,该电机采用微脊式箝位结构,极大地提高了电机的输出推力,其输出推力可达500N。这种微脊式直线电机有可能成为今后压电直线电机的商品化市场的新产品方向。     

一种矩形振子新型压电直线电机

分析了振子面内弯曲模态的激发原理及电机的驱动机理。通过Ansys分析计算,得到了压电振子面内两种弯曲模态的频率,并对压电振子及电机结构进行了设计。研制了一种基于矩形复合层板面内弯曲模态压电直线电机,并进行了相应的实验研究。研究表明：当激励信号电压为380 V,频率为65.2 kHz时,电机最大运行速度约为458.3 mm/s,驱动力为2.2 N,且正反向运行良好。     

三相驱动交替步进压电直线电机

基于叠层压电陶瓷的压电直线电机有望应用于光波导封装等高新技术领域,已有的研究中电机性能有待提高。为此提出一种三相驱动交替步进压电直线电机。分析其工作机理,从理论上对比三相方波三角波(两路反相方波与一路三角波)电压信号与四相正弦波电压信号驱动下电机的输出特性,分析预压力对电机工作情况的影响,采用有限元方法对电机夹持结构进行刚度分析。根据分析结果设计了电机结构并制作了样机,通过实验测试了样机的机械性能,验证了该原理方案的可行性。在峰峰值为100V,频率为100Hz的三相方波三角波、四相正弦波电压信号驱动下,该电机的最大速度分别为0.502,0.432mm/s,最大推力分别为4.63,3.73N。文中提出的电机性能得到了提升。     

一种应用正态分布理论的直线超声电机精密定位控制方法

针对直线超声电机在精密驱动过程中存在较强的非线性、时变性及控制模型复杂等问题,提出了一种基于正态分布理论统计直线超声电机驱动电压与速度/位移关系的方法,结合模糊逻辑控制技术,实现了对直线超声电机精密定位控制。利用宏微驱动控制模式对超声电机驱动的平台进行大行程、高精度定位实验研究,实验结果表明采用所提方法,当行程为5 mm时,稳态误差小于5 nm,能抑制系统的超调,改善系统动态性能。同时,由于直线超声电机动态保持力非常大,使得系统具有良好的抗扰动能力。     

一种高精度超声测距系统设计

基于超声走时法的超声测距精度依赖于声速和超声到达时间测量,据此设计了大发射功率、高频率超声发射模块,以实现较大的超声测量距离同时具有较高的分辨率,设计了具有放大倍数可调的二级精密仪表放大电路和高品质因数的滤波电路的超声接收模块,以适应不同的测量范围,并抑制共模干扰信号和其他频率信号的干扰,采用小波软阈值降噪来判定超声首波到达时间,并采用标准距离测量来确定环境声速.实验结果表明,该系统在1 m范围内精度高于1 mm,5 m范围内精度高于1.7 mm,实现了较高的测量精度.     

星载高精度小型多圈绝对式编码器设计

为了满足星载相机中调焦相机电机转动精度和圈数记忆要求,设计了小型多圈绝对式光电编码器。根据星载相机的精度要求,对1级绝对式光学码盘进行了小型化设计;根据电机转动的计数要求,设计了2级绝对式矩阵码盘计数系统;最后,对设计的小型多圈绝对式光电编码器进行了精度检测。小型多圈星载绝对式光电编码器外形尺寸为直径40mm×50mm、重量为200g、分辨力为40″、精度±100",圈数16圈。本编码器能实现相机中电机转动圈数记忆功能,且体积小、精度高,可满足星载相机的要求。     

锁相技术在变频调速系统中的应用

采用锁相环（ＰＬＬ）技术来控制电动机转速，可实现精确的速度调节．其精度较一般模拟闭环控制系统高．本文针对变频调速开环控制系统的调速精度不高的缺陷，提出一种锁相变频调速系统，来实现高精度的感应电动机速度闭环控制，并对此系统的稳定性、动态特性及精确度等方面的做了研究。     

基于小波包能量谱分析的电机故障诊断

小波包是继小波分析后提出的一种新型的多尺度分析方法[1],解决了小波分析在高频部分分辨率差的缺点,体现了比小波分析更好的处理效果。文章描述了小波包分析方法的基本原理及其实现算法,并从能量分布的角度出发,阐述了在电机故障诊断中,利用小波包分析方法将模糊故障信号进行量化、分解,从而便于用单片机进行处理、判断的一种新的应用途径,在实验室中模拟各种电机故障进行了实验验证,实验进一步表明基于小波包能量谱分析的电机故障诊断方法是一种方便灵活并且准确度很高的故障诊断方法。     

一种空间扫描驱动机构初探

根据空间扫描驱动的特殊性,本文讨论了以三相永磁同步电机作为驱动电机,精粗双通道组合编码的旋转变压器作为角度编码器,实现的一种低速、大惯量、低功耗、高可靠性、高精度的空间扫描驱动机构。     

基于小波变换的非正弦状态下三相异步电机功率测试

基于小波包变换自适应分解层数门限去噪算法是去除数字信号中白噪声的有效方法,仿真结果表明,该方法具有较好的去噪效果,尤其适合于像电机测试这样的强噪声背景下弱信号的检测.采用三角窗加权算法并结合小波包变换计算非正弦状态下三相异步电机有功功率、功率因数,其测量误差与相对频偏的平方成正比.该方法有实现简单,精度高,当相对频偏不大时,无须专门的同步措施可取得较高的测量精度.     

大气隙直线感应电机的力特性分析

大气隙直线感应电机（气隙长度大于10mm）目前已经在地铁、轻轨中得到了很好的应用,在过山车、海盗船等大型游乐设备中也有很好的应用前景,其推力与法向力特性对系统性能很重要.该文介绍了该类电机的结构与设计所用的传统等值电路.通过实验证明,等值电路对计算电流与推力仍然有效,而法向力的计算与纵向边端效应对气隙磁场的影响则需要建立在有限元数值分析方法基础上;在此模型基础上分析了推力、法向力与电机初级电流大小、电流频率、气隙长度之间的关系.结果表明大气隙直线感应电机的法向力与推力之比小于普通直线感应电机,因此法向力基本不影响应用系统.该文的结论为此类电机的设计与应用提供依据.     

非正弦状态下有功功率和功率因数测试

基于小波变换自适应分解层数门限去噪算法是去除数字信号中白噪声的有效方法,仿真结果表明,该方法具有较好的去噪效果,尤其适合于如电机测试这样的强噪声背景下弱信号的检测。采用三角窗加权算法并结合小波变换计算非正弦状态下三相异步电机有功功率、功率因数,其测量误差与相对频偏的平方成正比。该方法有实现简单,精度高,当相对频偏不大时,无须专门的同步措施可取得较高的测量精度。     

超高速激光内雕机轨迹控制设计

针对高速精密激光内雕机,介绍了一种高速轨迹控制技术.其核心是以高频高分辨率采样插补生成希望运动轨迹.伺服进给采用直线电机驱动,则整个系统可以获得很高的进给速度和加速度,满足激光内雕机高速高精度的需要.