行波超声波电机非参数辨识模型

超声波电机的输出特性与驱动频率呈非线性关系。同时在驱动频率切换期间,振动的初始状态对转速变化过程也会产生影响。行波超声波电机(traveling-wave ultrasonic motor, TUSM)动态过程与切换频率前后值的选取及频率变化方向有关。将TUSM频率阶跃响应过程近似线性化,利用系统辨识中的非参数建模方法,建立在特定切换频率条件下的二阶线性模型。在TUSM工作范围内,辨识若干组不同切换频率条件下的近似二阶线性模型,将这些模型的参数进行二维或三维拟合,得到了一个关于TUSM传递函数的多输入多输出模型。利用60 mm行波超声波电机作为研究实例,实验与仿真结果表明,模型计算值与实测值接近,表明建模方法可行。     

超声波电机神经网络逆模型的辨识建模

针对超声波电机时变、强耦合使得数学模型难以建立的问题,以超声波电机转速的非线性逆控制为应用背景,本文给出了超声波电机神经网络逆模型的辨识建模方法.基于实验测得的足够样本数据,通过反复测试确定模型形式为三层非线性DTNN网络.进行串-并联辨识,建立了以电机转速为输入、驱动频率为输出的超声波电机神经网络逆模型.所得模型的输入-输出关系与实测数据接近,表明了所建模型的有效性.     

超声波电机频率-转速控制的阶跃响应建模

适合于控制应用的超声波电机模型是提高电机控制性能的基础.以频率为输入变量的超声波电机转速控制模型对于提高转速控制性能具有重要意义.该文设计实验测取转速阶跃响应,采用特征点法辨识电机模型.并针对模型参数的时变性,分别采用频率和转速为自变量对模型参数进行了函数拟合,得到了适当考虑非线性的电机转速控制模型.     

超声波电动机频率-转速控制的动态辨识建模

超声波电动机的数学模型是其运动控制研究的基础.采用系统辨识的方法,针对以驱动频率为调节变量的超声波电动机转速控制需求,建立了适合于控制应用的超声波电动机系统频率-转速控制模型,为超声波电动机高性能转速控制研究提供了基础.给出的辨识建模方法对超声波电动机及电磁电机的建模研究均有借鉴意义.     

应用遗传算法辨识天窗驱动电机关键设计参数

针对汽车天窗驱动电机额定指标确定困难的问题,利用样机实测的结构参数并结合电机磁路计算中的主要系数,建立汽车天窗驱动电机电磁计算模型,并得到初始设计方案.在此基础上,应用遗传算法,以系统输出转速和实测转速偏差最小为目标,对天窗驱动电机关键参数进行辨识.通过辨识参数所确定的天窗驱动电机设计方案与样机实测数据和初始设计方案的...     

行波超声波电机电压幅值—转速控制的辨识建模

适于控制应用的超声波电机数学模型是其运动控制研究的基础。该文采用系统辨识的方法,建立以驱动电压幅值为控制自变量的超声波电机系统转速控制模型,为超声波电机转速自适应控制策略的设计提供基础。所给出的辨识建模方法对其它种类超声波电机及电磁电机的建模研究均有借鉴意义。     

超声波电机P型迭代学习转速控制

相对简单的闭环控制策略,能够降低超声波电机系统的复杂性,降低硬件成本,有利于超声波电机的产业化应用。尝试将结构简单的P型迭代学习控制策略用于超声波电机的转速控制。针对超声波电机的非线性运行特征,根据电机驱动频率与转速之间的特性关系实测数据,给出了包含预测和学习增益自适应调节的改进控制策略。实验表明,电机控制性能在迭代学习过程中逐步改进,学习收敛速度快,控制性能良好,控制策略简单有效。     

超声波电机转速控制的动态模糊建模

超声波电机动态模型是实现其高性能转速控制的前提。设计基于模糊逻辑的辨识建模方法,建立了超声波电机系统动态模糊模型。在设计实验获取建模所需数据的基础上,采用等分区间法确定了模型结构,进而利用最小二乘法辨识得到了模型中的待定参数。模型输出与实验数据的对比表明,所建模糊模型精度较高,反映了驱动电压幅值、频率与电机转速之间的非线性动态关系,可以用于超声波电机性能分析与转速控制器设计。     

基于频率跟踪的液体媒质超声波电机转速模糊控制系统

针对液体媒质超声波电机结构和激励方式的特点,提出一种基于频率跟踪的转速辨识方法.利用超声波电机定子等效电路,分析了驱动电压、支路电流相位差与电机驱动频率、谐振频率的频率差之间的关系,结果表明此相位差描述了电机的振动状态,可作为转速辨识值.控制系统采用调频调速策略,模糊控制器根据速度给定值和辨识值的偏差和偏差变化量调节驱动电压的频率.实验证明,系统能够补偿液体参数改变引起的电机谐振频率的变化,快速准确地跟踪速度指令.     

基于BFO算法的超声波电机非线性Hammerstein辨识建模

超声波电机具有明显的非线性和时变特性。线性模型难于准确表达超声波电机的非线性特性,通常需要采取变参数的模型形式,导致模型复杂化。直接采用适当的非线性模型形式来建立超声波电机的模型,可以得到更为简单、有效的电机模型。针对超声波电机位置控制需要,采用菌群觅食优化算法进行模型参数和阶次辨识,建立了以频率为输入、电机转轴位置为输出的超声波电机非线性Hammerstein模型。模型计算数据与实测数据的比较,表明了所建模型的有效性。     

基于迭代学习辨识的开关磁阻电动机转子位置估计

将无位置传感器的开关磁阻电动机调速系统的位置估计归结为迭代学习辨识问题,根据开关磁阻电动机系统模型的特点,构造了PD型的非线性迭代学习辨识器,利用开关磁阻电动机启动过程所获得的相电压及相电流信息,对该时间段的速度及位置曲线进行完全辨识,所得结果证明了迭代学习辨识算法的有效性.     

基于迭代学习的直线伺服系统推力纹波辨识及补偿研究

具有周期性规律的推力纹波扰动是影响直线伺服系统的高速高精性能的重要原因之一,该文根据推力纹波扰动的周期性规律,在给出直线进给控制器结构及推力纹波数学模型的基础上提出一种基于迭代学习的推力纹波参数辨识及补偿的方法,该方法通过最优性能指标函数确定了迭代学习规律和收敛性,并通过前馈进行推力纹波补偿。实验结果表明该方法显著提高直线伺服系统的位置跟踪精度和高速响应性能,满足其高速高精的要求。     

变频器驱动下感应电机参数的一种辨识方法

基于感应电机三相定子绕组通单相正弦电流下的电机模型,设计了一种新的感应电机在静止状态下参数辨识的方法。该方法无需做堵转和空载实验,即可得到电机无速度传感器矢量控制系统中所需要的全部参数。为了避免复杂的运算过程,文中提出了一种新的迭代算法替代直接求解非线性方程组。仿真和物理实验证明,该方法辨识精度高、计算简单、实用性强。     

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。     

基于改进最小二乘法永磁同步电机多参量辨识

针对永磁同步电机(PMSM)多参量辨识数学模型欠秩的情况,将电机参数分为快变化和慢变化2种类型参数,结合慢参量入口和电机稳态信息建立慢辨识模型和快辨识模型,提出了一种改进的分步迭代在线辨识方法。该方法基于电机在旋转坐标系下的稳态电压方程,分时分步固定慢变化参数,利用遗忘因子递推最小二乘算法,能够辨识表贴式永磁同步电机(SPMSM)的3个电气参数,计算压力小,辨识速度快,适于工程应用。以DSP控制器和测功机试验平台为基础的试验证明了辨识方法的可行性。     

感应电动机新型最小损耗控制策略

在变频驱动中,施加在电机定子绕组上的电压和频率对一给定的转矩－转速运行点可以有不同的组合,其中存在某一最佳的电压－频率组合使电机在该点运行损耗最小。但是目前所有最小损耗控制方法都要求精确了解电动机的模型和参数,因此难以用于实际工程。本文首次利用感应电动机线性化Ｍ－ｓ公式导出了最小损耗控制方程及其约束条件,文中给出仿真和实验结果,对新方法和基于模型的效率优化方法［１］进行了对比,并给出７．５ｋＷ标准效率感应电动机采用最小损耗控制与恒Ｖ／Ｆ控制时传动系统的效率比较。研究结果表明,新方法和基于模型的效率优化方法的控制效果十分近似,而新方程却具有简单、实用的突出特点,可较大地改善电动机的效率。     

Microcontroller based digitally controlled ultrasonic motor drive system

Piezoelectric driven ultrasonic motors have been attracted as considerable actuators for the servo speed and position applications in recent years. These motors have important features and advantages to be preferred in the special movement applications. Ultrasonic motors have different operating principles and different drive and control systems than the electromagnetic motors. In this study, microcontroller based digitally controlled drive system has been proposed for a travelling-wave ultrasonic motor. Drive system includes power circuit, interface electronics circuits and microcontroller parts. Power circuit is combined from half-bridge serial-resonance inverter to provide highfrequency two-phase voltages. Interface circuits include gate drive, direction control, opto-coupler and filter circuits. Microcontroller is programmed to generate required digital control signals for overall control of the motor. Related to the reference speed, the microcontroller generates control signal resulting proper driving frequency. Consequently, the actual motor speed tracks the reference speed precisely. The speed feedback is taken from optical encoder and transmitted to the controller as digital speed and position signals. The developed drive system has been tested experimentally. The obtained results show the effectiveness and reliability of the proposed system. The microcontroller based drive system can be applied easily and successfully to the ultrasonic motor.     

QUICK AND PRECISE POSITION CONTROL OF ULTRASONIC MOTORS WITH TWO CONTROL INPUTS

ABSTRACT

Ultrasonic motor (USM) has an excellent performance and many useful features. Since this motor is superior in holding torque and high response characteristic, it has been expected to use as position servomotor for small motors.

There have been reported some mathematical models of the ultrasonic motor. however, these models are too complex to apply for control of the motor. Therefore position controllers based on PI control or fuzzy control have been proposed in recent years. It is difficult to control the ultrasonic motor with high-performance using such controllers, thus simple and convenient mathematical model is necessary for precise control.

This paper presents a new position control scheme of ultrasonic motor, it consists of a PI controller and an adaptive controller which compensates the speed characteristic variations with online parameter identification. Moreover, this system controls both driving frequency and phase difference in order to achieve a quick and precise position control. The effectiveness of proposed control.scheme is demonstrated by experiments.     

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