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(qū)動電機,它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力,通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動.與傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)相比,它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作相應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性,在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)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(shè)備、智能機器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視,為當(dāng)前機電控制領(lǐng)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(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動控制、實驗測試等關(guān)鍵技術(shù)和理論,為超聲波電機的進(jìn)一步研究和開發(fā)奠定理論和實踐基礎(chǔ).該文主要研究內(nèi)容及成果如下:系統(tǒng)總結(jié)超聲波電機研究的現(xiàn)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(yīng)用前景.在此基礎(chǔ)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(nèi)容.基于壓電陶瓷的壓電效應(yīng)與振動模態(tài),推導(dǎo)環(huán)形行波超聲馬達(dá)的運動控制方程,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)測量,給出超聲波電機部分性能指標(biāo)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(shù)字信號處理器技術(shù),設(shè)計出環(huán)形超聲波電機測試系統(tǒng),詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)信號處理,給出實驗結(jié)果.設(shè)計出基于DSP—PWS技術(shù)的環(huán)形超聲波電機控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹DSP與PWS(觸摸屏)間的通信研究及PWS上位機的開發(fā).設(shè)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(qū)動直線超聲波電機和單相驅(qū)動直線超聲波電機).介紹了兩相驅(qū)動直線電機的基本理論,推導(dǎo)出運動方程,提出電機的設(shè)計原則.論文重點論述兩相驅(qū)動直線超聲波電機的基本理論、設(shè)計方法,并且給出了實驗結(jié)果.制作出實驗樣機,某些性能指標(biāo)較理想.論文提出直線超聲波電機的諧振升壓式功率驅(qū)動技術(shù),對帶有變壓器的功率電路和無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)動電路的工作原理、模型建立以及在直線超聲波電