行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)動(dòng)態(tài)建模及振動(dòng)模態(tài)矢量的優(yōu)化控制.pdf

1、行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)（Travelling-wave Rotary Ultrasonic Motor, TRUM）是超聲電機(jī)中最為典型的一種，由于相比電磁電機(jī)具有無電磁干擾、轉(zhuǎn)矩密度大、低速直驅(qū)等優(yōu)點(diǎn)，從而在一些高精尖等特殊的場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用空間。然而，由于超聲電機(jī)是集材料、機(jī)械、電氣、控制等眾多學(xué)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(duì)象，針對(duì)電機(jī)建模、動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(jī)理中的兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程以及其中的電氣、機(jī)械振動(dòng)和力學(xué)原理，提出一種 TRUM混合建模的方法：針對(duì)“電氣－機(jī)械振動(dòng)”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(duì)“機(jī)械振動(dòng)－輸出轉(zhuǎn)矩”的能量關(guān)系建立可簡(jiǎn)化復(fù)雜非線性運(yùn)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(duì)電機(jī)的電氣特性、接觸特性和機(jī)械特性進(jìn)行了分析研究，并驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　2．參考電

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

4、調(diào)相控制從振動(dòng)模態(tài)空間矢量的角度進(jìn)行了分析研究，并對(duì)電機(jī)的本體控制和伺服控制提出相應(yīng)的控制方法。首先，針對(duì)電機(jī)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(dòng)模態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)兩相模態(tài)協(xié)調(diào)控制；其次，針對(duì)電機(jī)伺服控制，提出了矢量離散動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)控制方法，從而直接控制電機(jī)的振動(dòng)模態(tài)，并在接下來的微步控制研究中得以應(yīng)用；最后，論文還對(duì) TRUM的微步控制進(jìn)行了研究，在分析已有的微步控制方法的同時(shí)提出基于嶺形函數(shù)規(guī)劃的微步控制策略，并