超聲波電機(jī)及其測(cè)控系統(tǒng)的理論與實(shí)踐.pdf

1、超聲波電機(jī)是一種全新原理的直接驅(qū)動(dòng)電機(jī),它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)力,通過(guò)定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng).與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比,它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)電磁干擾、動(dòng)作相應(yīng)快、運(yùn)行無(wú)噪聲、無(wú)輸入自鎖等卓越特性,在非連續(xù)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域要比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多.超聲電機(jī)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(dòng)化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,近年來(lái)倍受科技界和工業(yè)界的重視,為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的

2、一個(gè)研究熱點(diǎn).該文主要研究環(huán)形超聲波電機(jī)和直線超聲波電機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理、數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)控制、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)和理論,為超聲波電機(jī)的進(jìn)一步研究和開發(fā)奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ).該文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:系統(tǒng)總結(jié)超聲波電機(jī)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展,通過(guò)與傳統(tǒng)電磁電機(jī)的對(duì)比給出超聲波電機(jī)的卓越特性及廣闊的應(yīng)用前景.在此基礎(chǔ)上,指出超聲波電機(jī)研究的發(fā)展方向,明確了該文的研究?jī)?nèi)容.基于壓電陶瓷的壓電效應(yīng)與振動(dòng)模態(tài),推導(dǎo)環(huán)形行波超聲馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)控制方程,給

3、出了超聲馬達(dá)極限性能的限制因素,結(jié)合等效電路參數(shù)測(cè)量,給出超聲波電機(jī)部分性能指標(biāo)的估計(jì)方法.論文比較各種測(cè)試手段的優(yōu)劣,探討了最優(yōu)測(cè)試方案.基于DSP數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù),設(shè)計(jì)出環(huán)形超聲波電機(jī)測(cè)試系統(tǒng),詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)信號(hào)處理,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果.設(shè)計(jì)出基于DSP—PWS技術(shù)的環(huán)形超聲波電機(jī)控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹DSP與PWS(觸摸屏)間的通信研究及PWS上位機(jī)的開發(fā).設(shè)計(jì)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(jī)的理論研究中,分別闡述

4、兩種振動(dòng)形式的直線超聲波電機(jī)(兩相驅(qū)動(dòng)直線超聲波電機(jī)和單相驅(qū)動(dòng)直線超聲波電機(jī)).介紹了兩相驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)的基本理論,推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)方程,提出電機(jī)的設(shè)計(jì)原則.論文重點(diǎn)論述兩相驅(qū)動(dòng)直線超聲波電機(jī)的基本理論、設(shè)計(jì)方法,并且給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果.制作出實(shí)驗(yàn)樣機(jī),某些性能指標(biāo)較理想.論文提出直線超聲波電機(jī)的諧振升壓式功率驅(qū)動(dòng)技術(shù),對(duì)帶有變壓器的功率電路和無(wú)變壓器的諧振升壓電路進(jìn)行了比較.從理論上,分析了諧振升壓式驅(qū)動(dòng)電路的工作原理、模型建立以及在直線超聲波電