超聲波電機及其測控系統(tǒng)的理論與實踐.pdf

1、超聲波電機是一種全新原理的直接驅動電機,它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發(fā)的超聲振動作為驅動力,通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動.與傳統(tǒng)的電磁馬達相比,它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性,在非連續(xù)運動領域、精密控制領域要比傳統(tǒng)的電磁電機性能優(yōu)越得多.超聲電機在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景,近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視,為當前機電控制領域的

2、一個研究熱點.該文主要研究環(huán)形超聲波電機和直線超聲波電機的運動機理、數學模型、結構設計、驅動控制、實驗測試等關鍵技術和理論,為超聲波電機的進一步研究和開發(fā)奠定理論和實踐基礎.該文主要研究內容及成果如下:系統(tǒng)總結超聲波電機研究的現狀和發(fā)展,通過與傳統(tǒng)電磁電機的對比給出超聲波電機的卓越特性及廣闊的應用前景.在此基礎上,指出超聲波電機研究的發(fā)展方向,明確了該文的研究內容.基于壓電陶瓷的壓電效應與振動模態(tài),推導環(huán)形行波超聲馬達的運動控制方程,給

3、出了超聲馬達極限性能的限制因素,結合等效電路參數測量,給出超聲波電機部分性能指標的估計方法.論文比較各種測試手段的優(yōu)劣,探討了最優(yōu)測試方案.基于DSP數字信號處理器技術,設計出環(huán)形超聲波電機測試系統(tǒng),詳細介紹了數據信號處理,給出實驗結果.設計出基于DSP—PWS技術的環(huán)形超聲波電機控制系統(tǒng),詳細介紹DSP與PWS(觸摸屏)間的通信研究及PWS上位機的開發(fā).設計出控制軟件,提出了合理的控制策略和方案.在直線超聲波電機的理論研究中,分別闡述

4、兩種振動形式的直線超聲波電機(兩相驅動直線超聲波電機和單相驅動直線超聲波電機).介紹了兩相驅動直線電機的基本理論,推導出運動方程,提出電機的設計原則.論文重點論述兩相驅動直線超聲波電機的基本理論、設計方法,并且給出了實驗結果.制作出實驗樣機,某些性能指標較理想.論文提出直線超聲波電機的諧振升壓式功率驅動技術,對帶有變壓器的功率電路和無變壓器的諧振升壓電路進行了比較.從理論上,分析了諧振升壓式驅動電路的工作原理、模型建立以及在直線超聲波電