行波超聲波電機運動模型的研究.pdf

1、超聲波電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應，把電能轉化為彈性體（定子）振動的新型直接驅動電機。和傳統(tǒng)的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、體積小、無電磁干擾、動作響應快、斷電自鎖等優(yōu)點，適合用在非連續(xù)運動領域和精密控制領域。雖然目前還不能完全替代傳統(tǒng)的電磁電機，但在一些特定的應用場合取代電磁電機是發(fā)展的趨勢。
　　 本文以直徑30mm的行波超聲波電機為研究對象，在其控制電路、驅動電路、穩(wěn)態(tài)特性、瞬態(tài)特性以及轉速響應的辨識模型等方面展開

2、研究，具體的研究內容如下：
　　 首先系統(tǒng)總結了超聲波電機的發(fā)展歷史、現狀、特點、分類以及目前的應用領域，在此基礎上明確了研究意義，提出了本文的研究內容。在對行波超聲波電機運行機理的分析基礎上，得出了其調頻、調相、調幅等控制方法以及推挽、半橋和全橋驅動逆變電路的優(yōu)缺點。
　　 接著介紹了基于雙DSP和FPGA的行波超聲波電機測控系統(tǒng)，其中對控制部分測速功能的實現進行了詳細介紹，包括接口電路、數模轉換電路以及測速方法的軟件

3、實現。驅動部分的設計包含了基于脈沖變壓器的推挽電路和全橋電路，分析比較了這兩種電路的特點，重點研究了功率放大部分的脈沖變壓器的設計。
　　 最后利用該測控系統(tǒng)對直徑30mm的行波超聲波電機的穩(wěn)態(tài)特性：調頻調速、調壓調速以及調相調速和瞬態(tài)特性：轉速脈動、啟動特性以及關斷特性進行了測試和分析。在此基礎上，利用系統(tǒng)辨識法，通過對實驗數據的觀察和分析，建立在特定切換頻率范圍內的電機轉速響應的近似數學模型。選取二階微分方程為其等效數學模型