蝶形直线电机的模糊Takagi-Sugeno鲁棒控制

为了克服现有双足蝶形直线超声电机驱动的一维平台定位中的摩擦驱动非线性,本文基于电机工作原理和扇形非线性特性建立了电机及平台的模糊Takagi-Sugeno(T-S)模型。基于该T-S模型,采用系统增广的方法设计了无静态误差伺服定位控制算法;设计中考虑了鲁棒H∞性能,使得该非线性系统的模糊控制器具有较好干扰抑制性能和鲁棒性。采用嵌入式微控制器实现了所设计的控制算法,并进行了不同步进值的伺服定位控制实验。实验结果显示,在不同步进值下系统的超调量小于4%;在空载和带载荷的状态下对伺服定位控制实验数据的对比显示,系统最大超调量小于5%。与传统PID控制算法相比,本文提出的控制系统具有较高的定位精度,良好的运动平稳性和鲁棒性。     

一种面内行波旋转超声电机的模态试验方法

为检验一种面内行波旋转超声电机定子结构动力学设计的优化设计方法,探讨了一类利用圆环面内弯振模态超声电机定子的模态试验方法.首先,分析了该面内行波旋转超声电机的工作原理;然后,基于有限元分析软件建立了电机的有限元模型,分析了其工作模态的特点;最后,结合PSV-300-B型激光扫描多普勒测振仪的测量原理,提出了通过测量圆环轴向振型识别该类型超声电机工作模态的测试方法.试验结果表明,该方法能够有效地检测出该面内行波旋转超声电机的工作模态,为利用圆环面内弯振模态的一类超声电机的模态试验和进一步优化设计提供了参考.     

基于超稳定性理论的位置伺服系统自适应控制

建立了发动机节气门伺服系统的非线性模型,并进行了线性化处理,得到了简单有效的控制模型;以波波夫超稳定性理论为基础,设计了伺服系统的自适应控制律;通过计算机仿真验证,在保证伺服系统响应速度的同时,自适应控制算法有效地提高了伺服系统的控制精度和稳定性;采用微控制器进行了机载实验,实际超调量仅为0.1%,跟踪控制误差小于0....     

一种非共振式压电叠堆直线电机的机理与设计

提出一种利用压电叠堆驱动的非共振式直线电机.研究了非共振状态下压电叠堆输出机构的理论模型,提出了电机定子的"三明治刚度"结构.研究了基于压电叠堆的非共振状态下摩擦驱动机理模型,推导了驱动足端部的椭圆运动轨迹.对设计、制造的样机进行了测试,试验表明在较宽的频率范围内,电机运行平稳,且电机速度与激励频率、激励电压近似成线性关系.当电压峰峰值为100 V、频率为1.6kHz、预压力为45N时,速度可达2.8mm/s,输出力为3.5N.     

一种新型压电直线电机的建模分析与实验

针对一种基于叠层型压电陶瓷新型非共振式压电直线电机,对其工作原理进行了分析。研究了叠层型压电陶瓷低频输出特性,并对电机的原理样机进行了建模分析,指出了电机的设计要点。对原理样机进行了实验,结果表明,电机在低频范围内的机械特性较好,工作频率可调,工作状态受外界影响小。     

应用超声电机的自主移动机器人运动控制

设计了一种自主移动机器人的机构和控制系统,将超声电机用于移动机器人的驱动,采用微控制器,以软件实现了电机的启停、调速和两电机同步转动的P I控制,进而实现了机器人运动的控制。实验中电机速度控制范围为20-80 r/m in,负载约为0.2 N.m,实验结果表明了该控制方法的有效性和实用性。     

工作模态控制解耦的塔形直线超声电机

针对现有塔形超声电机无法相互独立控制法向和切向振动等实际应用问题,提出了一种工作模态控制解耦的塔形直线超声电机。塔形电机设计有两个非共面的正交工作模态,分别为用于独立控制法向振动的x-z面内对称振动模态以及用于独立控制切向振动的y-z面内弯振模态。相应设计了压电陶瓷片的极化布置方案,即塔形电机的压电陶瓷片分为A,B两相,其中A相用于激励x-z面内对称振动模态,B相用于激励y-z面内弯振模态。通过对电机A,B两相相互独立控制就可以实现两个非共面正交工作模态的控制解耦。实验表明,在解耦控制条件下,当A相电压固定为400Vp-p, B相电压在0~400Vp-p变化时,电机运行速度与B相电压成正比,最大运行速度为420 mm/s,最小运行速度为23mm/s。     

圆柱-球体三自由度超声电机模糊自适应控制

针对圆柱-球体三自由度超声电机难以建立精确数学模型的特点,设计了模糊自适应定位控制系统。该控制系统由模糊控制器和在线参数自调整环节构成,在线参数自调整环节使该系统的动态特性、稳态性能更好地兼顾,克服了固定量化因子控制性能不理想的缺点。应用该控制器,实现了电机精确定位控制。结果表明,参数自调整模糊自适应控制器的性能优于传统PID控制器及固定量化因子的模糊控制器,得到了满意的控制效果。     

行波型超声电机速度控制技术的研究

当超声电机的驱动器处于开环工作时，超声电机的转速与驱动频率之间的关系表现为时变的非线性；同时其正向和反向的速度特性也常不一致，这给超声电机的应用造成了很大的障碍。该文首先推导出行波型超声电机定子上的孤极传感器反馈电压与其转速之间的关系。据此，作者设计和制造了速度控制器。其次，针对行波型超声电机的正向和反向速度特性不一致的情况，提出一种正、反向速度平衡补偿算法，并用硬件实现了平衡补偿控制器。实验结果表明：在驱动器中添加这个速度控制器和平衡补偿控制器后，不仅使行波型超声电机的速度特性对指令电压具有非时变的线性关系，而且使它的正、反向速度特性具有良好的一致性。这一研究成果为行波型超声电机在我国的实际应用扫除了技术障碍，也为其他类型超声电机速度控制技术的研究提供了有效的途径。     

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。