行波超聲波電機(jī)運(yùn)動(dòng)模型的研究.pdf

1、超聲波電機(jī)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為彈性體（定子）振動(dòng)的新型直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。和傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、體積小、無(wú)電磁干擾、動(dòng)作響應(yīng)快、斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)，適合用在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域和精密控制領(lǐng)域。雖然目前還不能完全替代傳統(tǒng)的電磁電機(jī)，但在一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合取代電磁電機(jī)是發(fā)展的趨勢(shì)。
　　 本文以直徑30mm的行波超聲波電機(jī)為研究對(duì)象，在其控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、穩(wěn)態(tài)特性、瞬態(tài)特性以及轉(zhuǎn)速響應(yīng)的辨識(shí)模型等方面展開

2、研究，具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　 首先系統(tǒng)總結(jié)了超聲波電機(jī)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、特點(diǎn)、分類以及目前的應(yīng)用領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上明確了研究意義，提出了本文的研究?jī)?nèi)容。在對(duì)行波超聲波電機(jī)運(yùn)行機(jī)理的分析基礎(chǔ)上，得出了其調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅(qū)動(dòng)逆變電路的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 接著介紹了基于雙DSP和FPGA的行波超聲波電機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，其中對(duì)控制部分測(cè)速功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，包括接口電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及測(cè)速方法的軟件

3、實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)包含了基于脈沖變壓器的推挽電路和全橋電路，分析比較了這兩種電路的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了功率放大部分的脈沖變壓器的設(shè)計(jì)。
　　 最后利用該測(cè)控系統(tǒng)對(duì)直徑30mm的行波超聲波電機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性：調(diào)頻調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速以及調(diào)相調(diào)速和瞬態(tài)特性：轉(zhuǎn)速脈動(dòng)、啟動(dòng)特性以及關(guān)斷特性進(jìn)行了測(cè)試和分析。在此基礎(chǔ)上，利用系統(tǒng)辨識(shí)法，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的觀察和分析，建立在特定切換頻率范圍內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)的近似數(shù)學(xué)模型。選取二階微分方程為其等效數(shù)學(xué)模型