行波超聲電機驅動建模與模糊PID控制系統(tǒng)研究.pdf

1、行波超聲電機具有低速大轉矩、無電磁干擾、定位精度高、響應速度快等特點，其應用引起廣泛關注。但其具有非線性和參數時變性等特征，給其高性能控制帶來困難，影響了其在航天領域的應用。本文在分析了超聲電機運行機理的基礎上，建立了超聲電機兩相驅動電路模型，設計了基于相位差的超聲電機速度/位置模糊自整定PID控制系統(tǒng)，以提高超聲電機的動態(tài)性能。
　　(1)分析了超聲電機運行機理，包括超聲電機定子表面行波的產生機理和定子表面質點的橢圓運動分析。運

2、行機理表明，改變驅動電壓頻率、幅值和相位差，可以改變電機轉速。并在此基礎上，對比分析了三種調速方法各自的優(yōu)缺點:基于壓電振子自由振動的系統(tǒng)方程，利用等效電路法，建立了超聲電機兩相等效電路模型，為驅動電路模型的建立和驅動方式的選擇奠定基礎。
　　(2)給出了超聲電機兩相驅動電路模型和基于模型的超聲電機驅動特性分析結果。將串聯(lián)匹配方式和LLCC匹配方式應用于建立的超聲電機驅動電路模型中，給出了基于經驗公式與仿真分析相結合的超聲電機匹配

3、電感設計方法;建立了超聲電機單相和兩相驅動電路仿真模型。仿真結果表明，LLCC匹配方式能夠有效的解決電壓幅值不一致問題，實現(xiàn)較好匹配;基于仿真模型，進行了超聲電機驅動特性分析;給出了基于TMS320F2812 DSP芯片的超聲電機驅動電路硬件設計方案。實驗分析表明，驅動電路輸出波形好，信號穩(wěn)定，雜波干擾少。
　　(3)針對超聲電機難以建立精確的數學模型、單一控制策略難以滿足高性能要求等問題，給出了超聲電機模糊自整定PID控制系統(tǒng)設