大行程高精度驱动系统的研究

首先对大行程高精度驱动系统结构研究进展进行介绍和评述,其次针对目前大行程高精度宏微两级定位系统结构复杂,体积大,驱动控制困难等问题,提出研究具有宏微双重运动功能的单一驱动结构将是大行程高精度驱动定位系统的发展方向;指出将超声电机与压电微驱动器结合成为单一驱动器将是大行程高精度驱动系统的一个发展方向;最后对单级超声电机宏微驱动系统建模方法、位置控制策略的研究进展进行了综述,指出了单级宏微驱动的超声电机研究的主要难点。     

电传动推土机双侧驱动转速控制策略

为了解决双电机独立驱动的电传动履带推土机的直线行驶和转向的控制问题,提出了基于转速调节的控制策略,该控制策略将驾驶员输入信号解释为电机的目标转速,控制量为两侧电机的目标转速。首先建立了电机驱动系统数学模型和整车动力系统的数学模型,然后基于Matlab/Stateflow建立了控制策略,接着利用Matlab/Simulink建立了包括推土机输入模块、控制策略模块、电机驱动系统模块、整车动力学模块的双电机独立驱动系统的仿真平台。最后在仿真平台和试验台架上进行了验证。实验结果表明:基于转速调节的控制策略是一种有效的控制策略。     

基于电机/液压制动系统协同控制的电动汽车稳定性控制研究

针对高速行驶工况下分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,对分布式驱动电动汽车参考模型、模糊PI控制、车辆动力学规划、电机/液压系统协同控制策略、最优控制分配方法等方面进行了研究,对分布式驱动电动汽车电液复合稳定性控制策略进行了归纳,提出了基于轮毂电机/液压制动系统协同控制的车辆稳定性控制系统。利用Carsim建立了分布式驱动电动汽车动力学模型,并通过Simulink设计了电机/液压协同控制策略,在Car Sim/Simulink联合仿真平台上进行了正弦停滞转向试验。研究结果表明:在极限工况下,无控制或仅电机控制车辆均无法保持稳定,采用电机/液压制动系统协同控制则能保证车辆操纵稳定性。     

应用于精密数控机床的超声电机

为了提高数控机床运动高速和高精度的要求,根据数控机床驱动的要求,结合超声电机具有响应速度快,定位精度高,体积小,无需减速齿轮可以输出低速等特点,分析了应用超声电机作为数控机床的驱动电机的可行性。通过分析了超声电机的运动原理,得到控制超声电机参数;通过试验讨论了作为数控机床进给驱动的超声电机控制方法,包括速度、位置反馈控制方式。     

应用于精密数控机床之超声电机

为了提高数控机床运动高速和高精度的要求,根据数控机床驱动的要求,结合超声电机具有响应速度快,定位精度高,体积小,无需减速齿轮可以输出低速等特点,分析了应用超声电机作为数控机床的驱动电机的可行性,通过分析了超声电机的运动原理。得到控制超声电机参数,通过试验讨论了作为数控机床进给驱动的超声电机控制方法,包括速度、位置反馈控制方式。     

超声电机寿命测试的方法研究

介绍了超声电机寿命测试的原理和试验方法。利用计算机并行接口实现了对超声电机转速、运转周数和运转时间等数据的实时采集和对超声电机运转、停止的控制。该方法成功地应用于南京航空航天大学TRUM系列行波型超声电机的寿命试验。经测试，TRUM系列行波型超声电机的使用寿命达到了300h。     

单定子三自由度超声电机运动轨迹控制的研究

通过产测得出单定子三自由度超声电机单独绕各轴旋转的性能及其各轴之间运动的耦合情况。针对该超声电机的特性，提出了逐点比较法控制策略。实验表明，应用此控制策略。该超声电机输出轴能够到达空间任意位置，并能够精确地按照事先规划好的几种几何轨迹进行运动，完全能够实现预计的控制目标。     

卫星用步进电机性能一致性分析及控制策略研究

对卫星用步进电机工作原理和结构特点进行了阐述。以某步进电机模型为基础，分析不同材料性能差异、加工尺寸偏差对步进电机性能一致性的影响，并提出对应控制策略。按控制策略执行并对比无控制策略电机性能偏差，验证了一致性控制方案的可行性。     

长螺旋钻机动力头系统功率平衡控制策略研究

长螺旋钻机动力头系统双电机输出力矩不平衡易导致三环减速器损坏,为了改善动力头系统双电机输出力矩不均衡问题,提出一种基于转矩平衡的交叉耦合控制策略。在该控制策略中运用无速度传感器矢量控制技术,通过在双电机间引入抗饱和型转矩偏差调节器,实现双电机间信号反馈,以达到双电机输出转矩动态均衡的目的。对该控制方法进行了仿真分析和实验验证,仿真实验表明,该控制策略能够实现双电机输出转矩的动态均衡。     

超声电机在机器人关节路径规划中的应用

介绍了机器人多自由度关节的结构和特点,分析了机器人关节的路径规划问题。在此基础上,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,并介绍了超声电机精密定位控制方法和基于占空比调节的超声电机简便转速控制方法。通过研究确认,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,不需要高精度编码器,就可以使机器人关节达到较高的定位精度。     

高温环境下超声电机的机械性能测试

研制了一种在高温环境下测试超声电机机械性能的装置,该装置包含了温度环境试验箱、转速转矩测量仪以及连接轴,提出了在高温环境下测试超声电机机械性能的方法.通过该装置和试验方法,对超声电机进行了高温环境试验,其环境温度为50～150℃.试验结果表明:随着环境温度升高,超声电机的转速下降;当环境温度<70℃时,超声电机最大力矩随着温度的上升而增加;当环境温度>80℃时,最大转矩随着温度的上升而下降;当环境温度到150℃时,超声电机不工作,超声电机在高温环境下需要降低其性能使用.该试验装置和试验方法同样适用于低温环境.     

Frequency characteristics of non-contact ultrasonic motor with motion error correction

The purpose of this research is to achieve real time motion error correction of the rotor in a non-contact ultrasonic motor (non-contact USM). The rotor is installed in a cylindrical stator with a small gap and designed so that it has a resonant frequency of 22.2 kHz, the 8th flexural mode of vibration. The multi-layered piezoelectric actuators excite the flexural wave traveling in the circumference direction. The ultrasonic vibration produces a sound field that levitates the rotor, and the traveling wave induces a near-boundary streaming to rotate the rotor by viscous force. In this paper, we describe an experimental test of the performance of a non-contact USM. When the flexural vibration amplitude was 0.3 μm, the rotational speed was 4 rpm. The rotational speed and starting torque was proportional to the vibration amplitude. The starting performance to attain rotational speed had a time constant of 2 s for several different amplitudes hence the rotational torque is independent of the rotational speed and the resistance force on the rotor is governed by viscosity. In addition, the non-contact USM has the capability of contact-free micro positioning of the rotor by controlling the deformation of the piezoelectric actuators. The PI controller was constructed to correct the detected motion error of the rotor in the radial direction. As a consequence, a motion error of 0.8 μm for one rotor revolution was reduced to 0.1 μm.     

超声电机多定子同步驱动技术的研究

研究多定子超声电机同步驱动技术,通过多定子同步驱动增加电机的驱动力(矩),解决目前单定子驱动电机输出功率不大的问题,并且以两个定子同步驱动为例,分别给出了采用分立元件、AVR以及DSP 3种器件设计驱动电路的方法,比较分析了各自的优缺点,并指出多定子同步驱动可有效提高电机运行的可靠性和稳定性,探讨了同步驱动技术今后的发展趋势。     

压电电机的设计与实验研究

基于对压电陶瓷材料的特性研究,利用压电陶瓷的逆压电效应,压电陶瓷双晶片通过组合设计得到压电驱动元件,分析了在电激励条件下,压电陶瓷双晶片悬臂端振动通过摩擦力和惯性力驱动转子转动并输出转距的原理,研制了一种基于摩擦式的压电电机.研究了压电电机输出转速、转矩特性与激励电压频率之间的关系,试验表明:压电电机具有良好的输出特性,响应快、发热很少、转动平稳且可实现双向回转,结构简单,容易实现闭环控制.此设计为进一步研究实用的小型化、低成本、高效率的压电电机提供了一种新的设计方法.     

Concepts for a class of novel piezoelectric self-locking long-stroke actuators

The friction-type motor is the most common type in the field of piezoelectric motors. One limitation of friction-type motors is their inability to achieve high output push force or torque. Based on the theory of self-lock, a novel mechanism for the linear piezoelectric motor is proposed. On the basis of the proposed mechanism, three prototype models have been developed. The new motors transfer the force and displacement generated by a piezoelectric actuator to the output directly, whereas the friction-type motor transfers via the induced friction between the stator and the rotor. The achieved positioning precision is within 10 nm, while the push force is up to 1,176 N. The new motors can be applied in cases where both high positioning precision and heavy load are essential.     

超声电机基于模糊-PI技术的位置控制

通过超声电机的工作原理分析,选定驱动频率作为其速度控制变量。将模糊-PI技术用于超声电机的控制。其中,PI控制在于减小稳态误差,模糊控制旨在实现电机快速定位。为设计模糊控制器,选定位置偏差和转速为其输入变量、驱动频率为其输出变量,并分别以三角、高斯型函数定义了输入、输出变量的模糊子集;根据电机手动操作经验,建立了超声电机模糊控制规则;基于GO-400控制卡构建控制系统,实现了电机控制;实验结果表明模糊-PI技术可实现超声电机快速高精度(偏差≤0.17°)定位。     

基于Matlab/Simulink的异步电机直接转矩控制系统仿真

在异步电动机数学模型的基础之上，利用MATLAB／Simulink软件构建了一个异步电动机直接转矩控制调速系统。对仿真模型中的定子磁链观测器模块进行了描述，并简要说明了空间电压矢量对磁链和转矩的作用及影响。通过对异步电动机进行仿真实验，得到电压、电流、转速、转矩以及磁链的仿真波形。     

旋转型压电行波超声马达的驱动与控制技术

压电行波超声马达是一种由高科技发展起来的全新概念产品，它利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将定子的微观变形通过共振放大和界面摩擦，转换成转子的宏观运动。     

基于虚拟仪器的直线超声电机机械特性测试

针对直线超声电机机械特性测试问题,建立了基于虚拟仪器的直线超声电机机械特性测试系统。设计了力与速度测试系统,为测试的直线电机提供加载,配置的压力传感器与直线型光电编码器分别用于电机输出力与速度的测量,利用虚拟仪器技术搭建了测试硬件平台。利用虚拟仪器编程语言LabVIEW对各个模块进行软件设计,以实现各自的功能。利用该系统对杆式直线超声电机和双变幅杆V形直线超声电机的机械特性进行了测试,测试结果证实该测试系统的可行性,为直线超声电机机械特性测试提供了所必需的条件。     

HA-自动变量马达在行走机械上的应用

介绍了采用HA控制方式的变量原理及负荷转矩、马达排量、牵引力的计算方法。通过计算及工地测试,证明采用了HA-自动变量马达的行走液压系统能根据负载的变化自动调节行走速度,保证牵引力符合施工要求,提高传动效率和生产率。