行波型超声电机振动模态滑模观测器研究

行波超声电机（TWUSM）具有强非线性和系统参数不确定性,其不易观测的两相振动模态对输出转矩性能有着直接的影响。基于该分析,设计了具有鲁棒性的振动模态线性滑模观测器（SMO）,并利用Lyapunov法对该观测器的鲁棒性和稳定性给予证明,最后,通过仿真和实验对观测器进行验证。结果表明,该SMO能够准确获得TWUSM两相振动模态。此外,仿真和实验还表明,根据所设计的SMO的观测结果,可调节驱动电压,优化振动模态,从而降低输出转矩脉动,提高电机控制精度。     

方环形行波直线超声电机的模态分析

为解决直线超声电机动态设计的难度,提出一种方环状直线行波超声电机振子。采用有限元数值方法分析了该种振子可以利用的面内弯曲模态,给出了对边两两激励的一种对称模式,并就所研制的振子模型,进行了实验研究。数值分析与实验结果证实了振子结构的可行性。该类振子的结构对称性为超声电机的动态优化设计提供了方便。此外,振子4个驱动梁的更换使用,可成倍提高超声电机的使用寿命。     

行波型超声电机频率自动跟踪控制技术评述

在行波型超声电机结构分析和工作状态分析的基础上,对其频率跟踪技术的原理和实质进行了探讨。同时,根据行波型超声电机驱动器的设计原理,分析了频率跟踪技术可以采用的反馈信号。在此基础上,对超声电机频率跟踪技术进行了分类和总结,提出了五种频率跟踪方法,并对其进行了分析比较。最后,对行波型超声电机频率跟踪技术的应用和发展提出了见解。     

行波超声电机振动模态非线性滑模观测器与协调控制

针对具有非线性、参数时变性的行波超声电机(TWUSM)运行中,两相振动模态直接关联电机运行性能却不易直接测量的问题,提出一种具有鲁棒性的非线性振动模态滑模观测器设计方法以及针对振动模态的控制优化方法.首先,分析了振动模态及其合成行波对输出转矩性能的影响;其次,根据可测的电流和电压信号,通过对振动模态一阶导数的估计,建立...     

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速度稳定性研究

为了提高行波型旋转超声电机速度稳定性,分析现有双轴承支撑情况下,加工和装配误差对速度稳定性的影响,认为沿圆周压力不均衡是造成速度波动的主要原因之一。提出了单轴承支撑附加调心结构的方案,使接触界面实现压力自平衡。理论和实验分析表明,这种方案使接触界面的压力分布更加均匀,速度稳定性更好。实验结果表明,与原结构对比,在超声电机输出力矩、速度范围等主要性能指标基本一致的情况下,超声电机的空载速度波动率降低了约40.0%,波动范围达到2.0%以内。     

纵振夹心换能器式圆筒型行波超声电机

提出一种纵振夹心换能器式圆筒型行波超声电机,该电机定子组件由定子圆筒和4个纵振夹心换能器组成,变幅杆和圆筒采用一整块硬铝合金加工而成。利用压电陶瓷片的纵向振动在夹心换能器中激励出纵向振动,实现两组换能器在定子圆筒上激励出2个幅值相等、在时间和空间上均相差p/2的弯振模态响应,2个弯振模态响应叠加在定子圆筒上形成弯曲振动行波,定子齿表面质点产生椭圆运动轨迹,进而通过和转子之间的摩擦耦合实现宏观运动输出。运用有限元法设计了定子圆筒和纵振夹心换能器,并实现了频率简并。测量结果表明,样机的最大转速为110 r/min,堵转力矩为0.5 N×m。     

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。     

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...     

行波型旋转超声电机温度场分析方法

针对行波型旋转超声电机发热严重的问题,建立三维瞬态温度场的模型.综合考虑超声电机产生损耗的原因,对各部位的损耗进行理论推导和数值计算.利用Ansys软件对理论模型进行仿真,分析了超声电机关键部位的温度分布情况.建立了一套温度测试系统,对理论模型和仿真结果进行试验验证.结果表明,理论分析和试验结果基本吻合,为进一步研究超声电机的热源优化问题提供了分析和试验方法.     

行波型旋转超声电机定转子设计及有限元分析

研究了行波型旋转超声电机定转子接触动力传递机理,完成了超声电机关键部件定子、锥柔性转子设计,建立了考虑定转子径向滑移的三维接触模型以及有限元模型,分析了超声电机定子表面质点幅频特性、谐振速度以及径向位移量与齿高之间的关系。通过比较锥柔性、柔性转子与定子接触面质点径向相对位移,阐释了锥柔性转子通过自身弹性变形能更好地贴合在定子齿表面,减少定转子间相对滑移量并能提高超声电机的输出效率。最后通过合成一个行波周期内定子表面质点的位移轨迹,验证了定子驱动转子旋转运动的方式为椭圆运动。仿真结果对行波型旋转超声电机的设计具有指导意义。     

一种新型行波超声波电动机的研究

介绍了一种新型行波驱动超声波电动机，它不同于以往超声波电动机定转子之间动态过程中为点接触的结构形式，采用了线接触的新型结构。运用振动理论推导了电机驱动原理，并用ANSYS软件建立了电机定子有限元模型，分析了电机定子各项参数对其动态特性的影响，通过实验得到了该电机的动态特性。     

基于面内模态的直线超声微电机研究

对矩形压电振子进行了研究,对其结构进行了改进,提出了一种直线超声微电机,介绍了其结构和工作原理,运用ANSYS有限元分析软件建立了压电振子的有限元模型,对压电振子进行了模态分析和谐响应分析,对压电振子的纵向和弯曲振动的面内模态的简并进行了分析。分析发现改进后的压电振子激振频率降低,频率点得到优化;同时,压电振子的振幅也明显变大。研究结果为纵弯面内复合模态的直线超声电机制作和实验研究提供了依据。     

行波型超声波电动机接触模型的研究

以直径为60mm行波型超声波电动机为例，通过对电机定子和转子接触模型的研究，得到了一种考虑电机定子齿作用情况下的仿真模型。文章根据实际行波型超声波电动机结构参数对模型的求解，计算得到了电机的运行特性，结果与实际试验研究结果相近，证明了该模型的有效性。     

环型行波超声波电动机的分析与设计

分析和设计了一个环型行波超声波电动机。用有限元分析软件ANSYS对定子的压电陶瓷金属复合板进行了详细的模态和谐响应分析，通过分析和比较，振动模态（0，6）被选为工作模态。制作出了电机并检测了其性能指标。     

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。     

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.