行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機動態(tài)建模及振動模態(tài)矢量的優(yōu)化控制.pdf

1、行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機（Travelling-wave Rotary Ultrasonic Motor, TRUM）是超聲電機中最為典型的一種，由于相比電磁電機具有無電磁干擾、轉(zhuǎn)矩密度大、低速直驅(qū)等優(yōu)點，從而在一些高精尖等特殊的場合具有廣闊的應用空間。然而，由于超聲電機是集材料、機械、電氣、控制等眾多學科于一體，多元理論交叉發(fā)展的結(jié)晶，諸多關(guān)鍵技術(shù)有待深入研究。本論文以 TRUM為研究對象，針對電機建模、動態(tài)響應以及控制等方面的關(guān)鍵技術(shù)開展

2、深入的研究：
　　1．根據(jù)TRUM工作機理中的兩個能量轉(zhuǎn)換過程以及其中的電氣、機械振動和力學原理，提出一種 TRUM混合建模的方法：針對“電氣－機械振動”的能量關(guān)系建立具有電氣輸入接口的定子等效電路模型；針對“機械振動－輸出轉(zhuǎn)矩”的能量關(guān)系建立可簡化復雜非線性運算的定轉(zhuǎn)子離散接觸模型。最終通過合適的接口組合成混合模型。論文還基于該模型，對電機的電氣特性、接觸特性和機械特性進行了分析研究，并驗證了模型的準確性。
　　2．參考電

3、磁電機空間矢量分析的理論，提出TRUM空間矢量分析方法，圍繞電機振動模態(tài)矢量對電機的電壓響應進行分析研究。并通過理論推導結(jié)合模型仿真，對響應過程中存在的強耦合性和非線性進行了分析：分別求解了振動模態(tài)矢量的零輸入響應、階躍電壓和正弦電壓的零初態(tài)響應，同時結(jié)合所提出的混合模型，從模型仿真上對空間矢量的響應過程進行了分析，得出電壓、振動模態(tài)以及輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，印證了理論推導，為控制研究奠定基礎(chǔ)。
　　3．論文對傳統(tǒng)的電壓調(diào)幅、調(diào)頻和

4、調(diào)相控制從振動模態(tài)空間矢量的角度進行了分析研究，并對電機的本體控制和伺服控制提出相應的控制方法。首先，針對電機本體控制，提出考慮能量利用率、兩相電壓平衡的方法，并提出通過振動模態(tài)觀測器實現(xiàn)兩相模態(tài)協(xié)調(diào)控制；其次，針對電機伺服控制，提出了矢量離散動態(tài)預測控制方法，從而直接控制電機的振動模態(tài)，并在接下來的微步控制研究中得以應用；最后，論文還對 TRUM的微步控制進行了研究，在分析已有的微步控制方法的同時提出基于嶺形函數(shù)規(guī)劃的微步控制策略，并