行波超声电动机驱动电源的设计研究

基于行波超声电动机驱动系统的工作原理，利用现代开关电源技术，设计出了一种推挽式智能型高频动电源。实验结果表明该电源可自动跟踪电动机的谐振频率，也可较好地满足行波超声电动机的工作要求。     

超声谐波电动机的设计与分析

为获得低速输出的微特电机,提出一种新型超声谐波电动机。首先确定超声谐波电动机的整体结构,分析其工作原理,然后进行超声波发生器即行波超声波电动机的设计,行波超声波电动机由对称布置的两个纵弯复合式换能器驱动,分析其工作原理。最后进行换能器纵振频率、弯振频率及定子环频率之间的简并,并进行瞬态分析,研究对称分布的换能器在定子环上激励的两列行波的振幅叠加情况,为行波超声波电动机的进一步优化设计提供理论指导。     

一种外伸梁式弹簧定子超声波电动机的设计

一种采用弯曲行波驱动的弹簧定子超声波电动机,为解决该电机存在的压电陶瓷粘贴可靠性低的问题,设计了一种外伸梁式弹簧定子超声波电动机。从理论上分析了超声波电动机的驱动原理,采用正交试验设计法及有限元方法对定子结构参数进行优化设计,并对优化后弹簧定子的动力学特性进行分析,为该电机进一步实验研究提供了理论基础。     

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.     

材料对超声电动机性能的影响及其选择

超声电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转换为机械能的一种压电换能器，因而压电材料对电动机的性能起着至关重要的作用。超声电动机是靠摩擦驱动，将定子的振动能转换为转子的旋转机械能。而压电片与定子、摩擦材料与转子的连接都要靠胶完成。因此，摩擦材料、胶粘剂也是影响电动机性能的重要材料。文中结合系列环形行波型超声电动机样机制作的成功经验，分析了这些材料对超声电动机性能的影响，并对这些材料的选择进行了较详细的讨论。     

双接触面行波型超声波电动机的研究

从理论上证明了圆环形行波超声波电动机振子双面驱动的可行性,设计、研制了双接触面旋转行波超声波电动机.对模型样机进行了实验测试,进一步验证了双驱动面的可行性.电机空载转速为130 r/min,双面接触时的驱动力矩是单面接触时的驱动力矩的1.6倍.     

行波超声电动机驱动控制系统设计

提出基于8254的行波超声电动机驱动计算机控制系统。控制系统电路简单，对二个相差的90&;#176;的方波驱动信号控制相当方便。实验结果表明：系统不仅可实现频率和相位控制，并具有角度控制精确和克服温度漂移频率自动跟踪性能。     

基于相空间重构的两相行波超声波电动机混沌运行分析

对超声波电动机驱动系统中存在的混沌现象进行了初步探求。设计超声波电动机转速闭环控制实验,获得驱动电压幅值变化的多组采样时间序列,并采用相空间重构方法对这些时间序列进行了混沌分析。计算得到的最大Lyapunov指数为正数,表明行波超声波电动机在一定工作条件下呈现出混沌特性。     

夹持式双面齿型行波超声电机研究

针对传统行波超声电机单面驱动、输出力矩小以及激励电压与疲劳寿命受限于胶层强度等问题,设计了一种夹持式双面齿型行波超声电机.电机采用夹持式双面齿型定子和双转子结构,不仅可施加较高激励电压,而且可实现双面驱动.利用有限元软件对电机定子进行仿真分析,通过模态分析获得电机定子的B(0,8)阶弯曲行波模态振型及其谐振频率,并通过...     

行波型超声波电动机驱动和控制技术的现状与发展

驱动与控制是超声波电动机性能提高和工程应用的关键技术之一。文章基于行波型超声波电动机的结构和运动机理,分析了其对驱动、控制技术的特殊要求。叙述了当前超声波电动机在驱动技术和控制技术方面的研究现状和进展,并进行了归纳总结及其分析。结合国内外研究动向和笔者的研究进展,对超声波电动机的驱动技术和控制技术的发展以及急待解决的课题进行了探讨。     

超声波电动机导纳测试与动态特性分析

分析了超声波电动机的导纳 -频率特性,提出了超声波电动机等效电路模型参数的测量方法,依据分析动力学原理分析预测结果,计算了等效电路模型的参数及其动态特性,并与实验测试结果进行了对比验证。将超声波电动机的机械特性和电学特性有机结合起来,给出了用于预测和分析动力学特性的有效方法,确定了超声波电动机的最佳工作频段,提出了超声波电动机的优化设计原则及电机与驱动电路匹配方法。     

超声波电机转速控制模型的迭代学习辨识建模

超声波电机的转速控制模型是其运动控制研究的基础。为研究以驱动频率为调节变量的超声波电机转速控制模型，根据超声波电机驱动频率与转速之间关系特性的实测数据，建立超声波电机转速控制的二阶线性时不变模型。给出迭代学习辨识策略对电机转速控制模型的参数进行辨识。针对超声波电机的每组实测数据中数据量不同导致的参数收敛性减弱的情况，通过双范数最优理论来设计迭代学习辨识的参数学习律。将迭代学习辨识所得结果与Hammerstein模型比较。仿真和实验结果表明，二阶线性时不变模型下的迭代学习辨识可以有效地辨识超声波电机的模型参数，参数收敛速度快、收敛性较好，所建模型精度较高，建模方法有效。     

超声波电动机二输入Hammerstein非线性建模

为给超声波电动机多变量控制系统的设计与分析提供必要基础,建立超声波电动机二输入Hammerstein非线性模型。将模型的静态非线性环节设计为Gauss函数,更准确地表述超声波电动机的非线性特性。采用改进差分进化算法,进行模型参数辨识,给出优化算法参数值的调试方法,以保证建模过程的有效性。模型计算结果与实验数据的对比表明,该模型精度较高,建模方法有效。     

基于Hammerstein模型的超声波电机非线性补偿

超声波电机的运行过程具有明显的非线性特征,影响电机控制精度。超声波电机Hammerstein模型中的非线性环节,反映了电机控制关系中非线性的主要特征。通过求取模型非线性环节的逆函数,实现对控制非线性的有效补偿,简化控制器设计,有利于提高控制性能。基于非线性逆补偿,给出一种迭代学习转速控制方法,并进行实验研究。实验表明了所述非线性逆补偿及控制方法的有效性     

卧板式直线超声电机的特性分析模型

直线超声电机摩擦接触特性对电机性能的影响很大,直线超声电机的摩擦驱动机理往往不同于旋转超声电机,无法应用旋转超声电机的接触模型对其进行分析。针对一款卧板式直线超声电机,基于弹性接触理论建立了其摩擦接触分析及特性预估模型。该模型考虑了施加预压力后定子工作状态的改变,以及定、动子相对滑动速度差对摩擦力的影响。利用所建立的模型,对卧板式直线超声电机的机械输出特性进行了仿真计算,并分析了定子振动特性、预压力、接触界面摩擦特性、施加预压力弹簧刚度特性、驱动频率等参数对电机机械特性的影响。制作了样机,并对样机的机械性能进行了测试。试验结果表明,所建立的模型对直线超声电机特性的估算是有效的,可以为直线超声电机的设计和特性分析提供参考。     

超声波电机离散采样迭代学习逆控制

以离散采样的超声波电机迭代学习控制系统为对象,分别从时域和频域两个角度,对离散采样迭代学习控制器的动态特性进行分析,推导其单调收敛的判据,为控制器的设计提供理论基础和设计原则。基于推导结果,设计超声波电机离散迭代学习控制器。仿真和实验结果表明,所提控制策略及控制器设计方法有效,控制效果良好,对负载间歇跳变等外加非重复扰动具有适应能力。     

基于有限元法的行波型超声波电机阻抗特性分析

利用有限元方法对行波型超声波电机的阻抗特性进行定量分析.以直径为60mm的行波型超声波电机为例,建立了电机定子的有限元分析模型,分析了在20～50kHz频率范围内,超声波电机定子的输入阻抗随频率变化的规律.此外,介绍了一种基于虚拟仪器技术的超声波电机阻抗测量方法,在20～50kHz的频率范围对该电机定子阻抗进行了测试.结果表明,利用有限元法计算得到的电机定子阻抗特性与实际测量值相符.     

超声波电机转速控制的稳态模糊建模方法研究

针对超声波电机转速控制应用,以实验数据为基础,采用模糊逻辑方法建立了超声波电机系统的二输入单输出稳态模糊模型.数据验证表明,该模型较好地模拟了电机驱动电压幅值、频率及转速三者之间的非线性关系.文中详细描述了模糊建模过程,为超声波电机系统的非线性控制建模提供了另一条有效途径.     

基于摩擦模型的超声波电动机速度控制

对超声波电动机使用PID控制方案时,首先要对系统的摩擦环节进行补偿,建立一个整体超声波电动机模型控制方案,然后再结合PID控制器进行控制。使用Z-N法得到了控制器的三个控制参数,实现基于LuGre摩擦模型的超声波电动机模型控制,通过仿真实验验证对比,证明了对超声波电动机摩擦补偿后使用PID控制算法的可行性和有效性。     

环形行波式超声电动机调相控制策略研究

文章分析了超声电动机调相调速的机理，提出了基于单片机控制的超声电动机调相调速系统，并且设计了相应的硬件电路和应用软件。实验表明，该系统具有代速起动平滑，线性度好，无需换向开关，调相调速范围宽等优点。另外该系统对谐振频率实施在线搜索跟踪，保证了超声电动机的优良性能不变，这是该系统的又一特点。