超聲波電機系統(tǒng)混沌運行研究.pdf

1、超聲波電機（USM）是一種新型的微特電機，它的運行機理與傳統(tǒng)的電磁電機截然不同，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應，激發(fā)彈性體在超聲頻段內的微幅振動，借助于定轉子之間的摩擦作用，將其轉換成轉子的宏觀直線或旋轉運動。由于超聲波電機具有強烈的非線性和強耦合性，所以超聲波電機在運行過程中可能會出現混沌行為，試驗表明在控制器參數發(fā)生變化時，超聲波電機會表現出類似隨機而有界的不規(guī)則運動，這種不規(guī)則運動會引起轉速或轉矩的間歇振蕩，使電機損耗增加，影響電機的

2、穩(wěn)定性。對這種不規(guī)則運動進行定性分析并加以控制對提高超聲波電機控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低電機損耗具有重要的實際意義。
　　本文首先對超聲波電機驅動系統(tǒng)中存在的混沌現象進行了初步探求。設計超聲波電機轉速閉環(huán)控制實驗，獲得驅動電壓幅值變化的多組采樣時間序列，并采用相空間重構方法對這些時間序列進行了混沌分析，計算得到的最大Lyapunov指數為正數，表明行波超聲波電機在一定工作條件下呈現出混沌特性。在此基礎上，本文建立了超聲波電機動力學模型，

3、設計了超聲波電機轉速閉環(huán)控制器，從而建立了適合于超聲波電機混沌分析的仿真模型，通過調節(jié)控制參數研究了超聲波電機的運動特性，利用仿真數據獲得了轉速相對于控制參數的Lyapunov指數譜、分岔圖及轉速相對于電壓的軌跡，通過 Lyapunov指數譜初步確定了超聲波電機運行過程中的混沌區(qū)域。最后在超聲波電機混沌模型的基礎上設計了比例延時反饋控制器，分別采用傳統(tǒng)控制方法和模糊控制方法確定延遲時間，利用參數自適應控制方法確定控制剛度。仿真結果表明兩