行波型超声波电机及其速度控制特性的研究

超声波电机是一种新型摩擦驱动器。由于它是利用压电陶瓷的逆压电效应形成的弹性波作为激励源,所以,该电机同传统的电磁式电机相比,具有小型轻量、无电磁干扰、响应速度快等特点,是微机械、医疗器械、航天航空等领域中理想的驱动器。本文阐述了行波型超声波电机的工作原理,并研制出直径４０ｍｍ的旋转式行波超声波电机的实验样机,作者分析了该样机的速度控制特性,提出ＰＷＭ是行波超声波电机理想的控制方式。     

行波超声波电机微步控制研究

针对行波超声波电机(TRUsM)的启动特性、运行特性、调速特性和步进特性进行了深入研究,探讨了负载对TRUSM微步控制的影响并揭示了其中规律,提出了微步控制的改进方法.该方法在电机特性实验研究基础上.通过最小二乘法拟合出的经验公式对电机步距角的偏差进行修正,实现了行波超声波电机带负载时的等步距运行.所给出的方法和结论,为行波超声波电机开环精密定位控制的进一步推广打下坚实的基础.     

行波接触型超声波电机特性与控制研究

行波接触型超声波电机的工作原理与电磁型电机的工作原理截然不同,本文对其控制系统各组成部分作了分析,给出了控制器输出波形;并对行波接触型超声波电机定、转子之间的摩擦传动进行了研究,提出了电机效率计算方法,对机械特性与效率曲线进行了计算,计算结果与实验测试结果相符合。     

基于模糊逻辑系统的行波型超声波电机速度/位置控制研究

行波型超声波电机的运行状态取决于施加电压的频率、幅值及相位差。针对行波型超声波电机转速及位置控制问题,结合模糊逻辑控制系统(FLC)、带PI的模糊逻辑控制系统(FLC-PI)和带PID的模糊逻辑控制系统(FLC-PID),采用变频法和相位差法对电机进行转速和位置控制。根据各控制方案的响应参数来看,带PID的模糊逻辑控制器(FLC-PID)取得了最好的控制效果,且适用于各种工况,具有可靠、有效、简单的优点。     

行波型与复合型超声波电机的比较

介绍了行波型和复合型超声波旋转电机的结构和运行原理,从其产生旋转运动的机理出发,分析了各自所利用的模态及驱动接触面的情况,设计思路和控制方法上的异同。     

行波超声波电机Lyapunov模型参考自适应转速控制

超声波电机是一类具有明显时变非线性的被控对象,为提高其转速控制性能,应采用适当的自适应控制策略.本文以超声波电机驱动电压幅值为控制变量,根据李雅普诺夫稳定性理论,采用输入-输出变量设计了超声波电机模型参考自适应转速控制器,并给出了自适应速率在线调节、微分前馈等方法以改善起始阶段的转速控制性能.实验表明了所提控制方法的有...     

超声波电机的位置控制

超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生超声振动 ,并通过定子和转子间的磨擦来驱动转子运动的新型微特电机 ,工作原理不同于传统的电磁电机。本文简单介绍了超声波电机及利用单片机实现对shinsei公司的USR6 0型超声波电机的位置控制     

二相行波超声波电机的电压闭环控制

超声波电机（USM）是一种新型微特电机,运行机理及相应的驱动、控制方式均不同于传统电磁电机。由于材料差异、制造偏差、运行温升及负载变化等因素的影响,使得二相行波USM的二相驱动电压幅值差异较大,不符合电机的理想运行条件,直接导致电机运行性能下降、转速波动大。针对这一问题,设计并实现了基于数字信号处理器（DSP）的USM二相电压闭环控制,使得二相电压幅值一致并可控,提高了电机运行的稳定性,有利于拓展USM的工业化应用范围。     

球形行波型超声波电机的驱动数学模型

球形行波型超声波电机可以实现球面轨迹的运动,但是目前其设计仍处于经验阶段。该文从球形行波型超声波电机的原理与基本结构出发,利用坐标变换关系得到转子运动时定、转子接触面上接触力的分布情况,分析了行波定子与球转子接触点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时球转子的力和力矩平衡及行波定子的轴向力平衡关系,得到球形行波型超声波电机的驱动数学模型。通过仿真分析了结构参数和行波定子特性的影响,初步验证了上述模型。     

基于电压调节的行波超声波电机转速模糊PID控制

针对超声波电机的时变非线性,给出了基于模糊逻辑的PID控制参数在线自适应校正方法。模糊规则设计中充分考虑了超声波电机转速控制的特殊性。采用驱动电压幅值作为控制量,实现了该控制方法。实验表明,控制性能优于PID控制器。     

行波型超声波电机及其控制平台

对行波型超声波电机及其控制进行总结和研究,据此设计制作了样机。为了进一步对影响超声电机运行特性的几个因素进行研究,搭建了基于虚拟仪器的超声波电机的控制平台。在该控制平台上,对样机的性能进行测试和分析,最后分析了电机定子中不同厚度压电陶瓷片对电机性能的影响以及影响电机运行特性的几个参数。     

基于模糊逻辑的行波超声波电动机模型参考自适应转速控制

超声波电动机的转速控制存在明显的时变非线性特征。为得到较好的控制性能,设计了基于模糊逻辑的模型参考自适应PID转速控制器,实现了基于参考模型跟踪误差的PID控制参数在线自适应调节。实验表明,转速跟踪性能优于固定参数PID控制器。     

行波超声电机通用测控系统研究

行波超声电机作为比较成熟的超声电机得到了一定应用,但它运行速度变化大,对驱动电源要求高,限制了它的应用.为了研究行波超声电机的运行特性,寻找精确控制方法,设计了基于TMS320LF2407和直接数字波合成技术(DDS)的超声电机测控系统.实验证明系统测速可靠,输出实现了稳频和精确调整输出信号频率和相位差的功能.     

行波型旋转超声电机双路行波的运行机理

由于行波型旋转超声电机（travelingwaverotaryultrasonicmotor,TRUM）存在着诸多非线性因素,双定转子TRUM中的双路行波输出性能还有待提高。基于单定转子TRUM理论,研究了双路行波运行的轴向组合振动特性和周向合成输出特性,分析了单转轴一双转子结构体的轴向振动模型,由于该结构体阻尼减振的不足,提出一种隔振设计解决方案。建立了双路行波周向合成的输出模型,并探讨了两路行波不一致时的输出特点。实验结果表明,与单定转子TRUM相比,基于隔振结构的新型双定转子TRUM的输出转矩提高了80％,功率密度提高了43．1％,且双路行波输出转矩的合成效率达到90％。该研究为扩展TRUM的应用范围提供了参考。     

行波超声波电机系统效率的变步长优化控制

为实现超声波电机系统运行效率最大化,该文在保证转速闭环控制性能的基础上,实现了包含驱动电路在内的电机系统效率优化控制。并给出了基于开环转速调节特性和基于模糊控制的两种改变驱动电压幅值调节步长的优化控制方法,缩短了效率优化过程时间,提高了系统总体运行效率,改善了转速闭环控制性能。实验表明了所提方法的有效性。     

行波型超声波电动机的机理分析

作为一种特殊驱动源,行波型超声波电动机是一种近几年发展较快的新型电动机.通过所研制的行波型超声波电动机,阐述了行波型超声波电动机的原理和结构特点,分析了压电陶瓷这-功能材料的压电性能,设计出一种能够产生旋转行波的压电陶瓷片以作为超声波电动机的驱动元件,并在理论上分析了电机中旋转行波的产生过程.     

超声波电动机位置伺服系统的模糊终端滑模控制

针对超声波电动机的位置伺服系统,介绍了一种新的模糊滑模控制方案,终端滑模能在有限时间内到达平衡点,采用模糊控制来消除抖振,并提高了系统的跟踪精度。实验和仿真证明了所提出的方法的有效性。