基于超聲波電機的微型控制力矩陀螺框架驅(qū)動控制技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、超聲波電機（Ultrasonic Motor，USM）是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應原理，將電能轉(zhuǎn)換為動能的新型微特電機。本文采用超聲波電機作為微型控制力矩陀螺(Control Moment Gyro，CMG)框架系統(tǒng)的驅(qū)動機構(gòu)，以此為應用背景研究其驅(qū)動控制技術(shù)，主要完成了以下工作：
　　介紹了控制力矩陀螺、超聲波電機及其控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；分析了超聲波電機的運動原理；研究了超聲波電機的解析及等效電路模型，并采用階躍響應法對超聲波

2、電機系統(tǒng)辨識建模，得到了超聲波電機的“頻率—轉(zhuǎn)速”控制模型；采用最小二乘法對辨識結(jié)果進行優(yōu)化處理，經(jīng)驗證模型階躍響應仿真結(jié)果與實測數(shù)據(jù)吻合較好。
　　分析了超聲波電機調(diào)頻控制特點；研究了超聲波電機在運行過程中溫度升高的原理，分析由于溫升引起的諧振頻率漂移對電機轉(zhuǎn)速造成的影響，并采用孤極電壓反饋控制法，對電機的諧振頻率漂移進行補償；考慮在不同輸入條件下，超聲波電機模型參數(shù)會發(fā)生變化，分析了超聲波電機的參量模型，采用 PID算法，設計

3、電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制器。
　　采用PXI-8108嵌入式處理器和基于FPGA技術(shù)的PXI-7851R可重配置多功能數(shù)據(jù)采集卡，搭建基于PXI設備的微型CMG框架驅(qū)動控制實驗平臺。設計了信號前置驅(qū)動電路、推挽換能電路；通過分析，設計了超聲波電機所采用的變壓器和阻抗匹配電路；在此基礎上，設計并研制了超聲波電機驅(qū)動器。
　　基于圖形化編程開發(fā)平臺LabVIEW，設計了用于微型CMG框架驅(qū)動控制實驗系統(tǒng)軟件。設計了高精度PWM信號發(fā)生模

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