基于小波差动模式的双模态超声波电机驱动特性研究

双模态超声波电机(USM)在研制的小波差动控制下,提高了双模态USM的低速运行性能,并使双模态USM的驱动分辨率达到了纳米量级.小波差动控制的机理是通过改变双模态USM驱动头的运行轨迹来实现双模态USM的微纳驱动,以及通过控制小波驱动元的触发频率以获取所需的双模态USM步进速度.本文以试验的方式,探讨了双模态USM驱动模型,给出了在小波差动控制下的双模态USM位移驱动特性和特点.     

基于TMS320LF2407A的超声波电机驱动控制

介绍一种采用TI专用于电机控制的TMS320LF2407ADSP芯片完成超声波电机的驱动和控制的设计方法。设计的驱动控制电路已用于某专用超声波电机的样机驱动。试验结果表明，采用TMS320LF2407A对超声波电机的驱动控制方法可靠性较好，同时增强了系统的灵活性，大大缩减了驱动电路的体积。     

超声波电机低成本驱动电路

超声波电机具有不同于传统电机的诸多优点,使其有着广泛的应用前景.目前,超声波电机驱动控制电路结构较为复杂,成本较高,一定程度上限制了其工业化应用.给出了一种低成本的超声波电机驱动控制电路,分析了其工作原理,并进行了实验验证,效果良好.     

组态软件在超声波电机驱动控制系统中的应用

针对超声波电机的控制特点,将目前在工业领域中广为应用的组态软件和分布式数据采集控制模块与所研制的超声波电机驱动控制系统结合起来,组建基于组态软件的超声波电机测控系统。通过PC机串口和工业用数据采集控制模块实现通讯,编制出相应的程序和控制界面。该系统能够实现超声波电机调速、运动控制、速度检测和定位控制。实验结果表明所设计的调频调速驱动控制系统,易于调节和控制,能够满足不同频率的直线电机和旋转电机的驱动与控制要求,系统具有较好的稳定性。     

基于多芯片集成技术的超声波电机驱动控制电源研究

多芯片组件是实现电子装备小型化、轻量化、高性能、低成本专用集成电路不可缺少的关键技术。应用该技术对超声波电机驱动控制专用集成电路技术和专用芯片模型建立方法进行了初步研究，并对部分电路进行了仿真，对继续进行国内超声波电机专用集成芯片的研究作了有益的尝试。     

一种基于DDS的超声波电机驱动

设计了基于DDS的超声波电机驱动控制器,该驱动控制器以DSP、CPLD为核心,串行外设端口(SPI)为通信接口,实现了DSP、CPLD、FLASH间的数据传送。DDS输出的两路正弦信号经比较、分频后,产生4路PWM信号,再经隔离放大,由两路推挽逆变升压电路转换成具有一定幅值、频率和相位差的两相正弦电压驱动超声波电机。该驱动器不但可以实现较高分辨率的调频、调压、调相,还可以实现低频PWM通断控制。试验证明,该驱动器具有良好的控制性能。     

超声波电机谐振升压式驱动技术研究

该文通过超声波电机的等效电路，提出了无变压器驱动的谐振升压式驱动电路。该该电路进行了理论分析和PSPICE仿真后，得出输出电压同驱动占空比的关系近似为线性，同串联电感的平方根成反比，并通过实验对仿真结果进行了验证，应用此电路驱动定子直径为30mm的环形行波超声波电机，证明此电路在超声波电机的小功率驱动控制中具有实用性和可靠性。与目前通常采用变压器的超声波电机控制器相比，使用该电路装置的体积比原来至少可以减少1／3，重量减轻1／2，制作成本降低1／5，便于集成化生产。     

行波型超声波电机PWM驱动控制系统研究

针对行波型超声波的电机的驱动特点和要求,结合脉宽调制技术（PWM）,研制出一套适合于行波型超声波电机的PWM驱动－控制系统,该系统采用变频调速方式对电机进行闭环控制。实验结果表明,PWM驱动控制系统的性能稳定、可靠,是行波型超声波电机驱动的一种新的探索。     

基于单片机的超声波电机驱动控制系统

介绍了一种基于单片机的超声波电机驱动控制系统。分析了孤极信号反馈对电机转速以及对负载与转速关系的影响。结果证明加孤极信号反馈后，能有效地减小因电机温度改变而导致的转速偏差。并进一步讨论了孤极信号反馈对因负载变化导致的转速改变的补偿作用。     

超声波电机模糊-PI双模自适应速度控制

行波接触型超声波电机与传统电磁型电机截然不同 ,其驱动力矩并非由电磁感应产生 ,而是由压电陶瓷超声频域的振动转化而来。参数的时变性、系统内在的非线性、系统的强耦合性等原因导致其动态和稳态数学模型难以获得。在未知控制对象精确参数及数学模型的情况下 ,提出了超声波电机的模糊 -PI双模速度控制策略 ,系统根据工作状况随时调整控制模式。实验表明 ,系统较好地实现了设定的速度参考模型的自适应跟踪 ,具有控制灵活、适应性强的优点 ,又具有较高的控制精度。     

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。     

多自由度球形超声波电机的研究进展

多自由度球形电机是电机研究领域的一个前沿课题.本文简要回顾了多自由度球形电机的发展历史和现状,重点分析探讨了四种典型的多自由度球形超声波电机的结构、机理、性能、特点,最后指出了多自由度球形超声波电机的一些研究重点.     

PI control adjusted by GA for ultrasonic motor

This paper proposes a PI control method adjusted by a genetic algorithm (GA) for an ultrasonic motor (USM). In the proposed method, proportional and integral gains are adjusted using a GA in order to compensate the characteristic variations of the plant. The effectiveness of the proposed method is confirmed by experiments. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 169(1): 59–65, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20842     

Precise position control of an ultrasonic motor using the PID controller combined with NN

The input‐output characteristic of an ultrasonic motor (USM) has nonlinear elements and changes with a temperature rise or fluctuation of load‐mass. Therefore, it is difficult to accomplish satisfactory control performance by using conventional PID controllers. In this paper, we propose a PID controller combined with a neural network (NN‐PID controller). In this design method, the controller gains consist of constant gains of the PID controller and variable gains of the NN controller. The weights of the NN are adjusted by the backpropagation method so that the control error can be minimized. This method does not require long learning time of the NN. The effectiveness of the proposed design method is confirmed by experiments using an existing USM. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 146(3): 46–54, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10199     

压电超声波马达发展现状及研究方向

阐述了超声波马达和传统电磁电机相比较的优点,对目前超声波马达发展概况和研究现状进行了详细分析,指出日本超声马达研究及应用主要在民用消费品领域,欧洲各国发展重点在高精仪器驱动方面,美国超声马达研究重点在航天领域和军事应用。分别对典型的行波马达、驻波马达、大力矩马达、多自由度马达、微马达以及非接触马达的原理、特点和性能进行了介绍,指出了现阶段超声波马达研究方向在于精确建立数学模型、设计新型马达结构、提高陶瓷材料和摩擦材料性能及改善控制手段等方面,从而全面提高超声波马达寿命和性能,扩展马达的应用领域。     

超声电机阻抗匹配变压器的设计

在超声电机特性阻抗分析的基础上、从阻抗和电感匹配的角度,提出了目前超声电机常用的推挽逆变电路中脉冲变压器的设计准则,并进行了实验验证,效果良好。     

行波接触型超声波电机定子齿对电机性能的影响

本文对行波接触型超声波电机定子振动情况进行了分析，得到定子振动的固有频率和幅频特性，阐述了电机中定子齿的设置对定子振动的作用。针对三种不同的定子环模型，分别讨论了定子齿对固有频率、振幅及电机转速的影响，计算结果与实验测试结果相符合。     

基于等效滑模的开绕组永磁直线电机控制研究

开绕组结构能给直线电机系统提供更多的电平,可以提高电机绕组端电压和功率,是提升直线电机推力性能的有效方法。文中以初级永磁型直线（Primary Permanent Magnet Linear, PPML）电机为研究对象,分析了PPML电机的数学模型,设计了PPML电机的双逆变器开绕组拓扑结构;针对传统PI控制的不足和滑模控制中存在的抖振,提出以电机的速度和位移为控制量,把电机系统分解为等效控制和切换控制,设计了等效控制器和切换控制律,增加补偿控制量改进等效滑模控制,抑制滑模抖振,仿真和实验结果证明,与传统方法相比,该方法能减小电流波动和推力脉振,提高了PPML电机的控制性能。     

Design of force control system using tendon‐driven mechanism including linear springs and ultrasonic motor

Actuators that have characteristics such as light weight, high thrust to weight ratio, and force controllability are desirable for applications such as finger robots and power assist suits. Recently, an indirect force control method using an ultrasonic motor (USM) and a spring has been attracting considerable attention because this method has the potential to satisfy all of the desirable characteristics, namely light weight, high thrust to weight ratio, and force controllability. The USM controls the length of the spring, and the tensional force of the spring is indirectly controlled by the length. As the resonance frequencies of indirect force control systems are low due to the springs, it is difficult to select a high feedback gain. This research therefore proposes a novel resonance ratio controller for indirect force control systems. The validity of the controller is verified by simulation and experiment. The overshoot ratio of the conventional controller is more than 10%, while that of the proposed controller is around 1%, when the rise time is 0.30 s.     

Adaptive enhanced sliding mode control for permanent magnet synchronous motor drives

An adaptive enhanced sliding mode control (AESMC) scheme for the position tracking control of permanent magnet synchronous motor drives is proposed in this paper. The AESMC system is composed of three controllers: the adaptive model compensation controller, which is used to compensate for the parameter perturbations to achieve perfect tracking; the hitting controller, which is considered to attenuate the effect of external load disturbance and the compensation error; and the robust feedback controller, which is used to enhance the stability of the closed‐loop system and to improve the transient performance while the AESMC is in the learning process. Moreover, the bound of the lumped disturbance is assumed to be unknown, and an adaptive mechanism is investigated to estimate this bound. Simulation results show that the proposed AESMC scheme has a favorable tracking performance in spite of various model uncertainties. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.