导读:本文包含了行波型超声波电机论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:超声波电机,闭环控制,频率跟踪,相位差
行波型超声波电机论文文献综述
安孟宇[1]（2019）在《行波型超声波电机频率跟踪技术的研究》一文中研究指出超声波电机是一种全新驱动方式的微型电机,它是利用压电陶瓷的逆压电效应所产生的高频振动作为直接驱动力,通过转子和定子之间的摩擦力驱动转子的运动。和传统的电磁电机相比具有低转速、大转矩、无电磁干扰、运行无噪声、自锁等特性,因此其在许多领域应用广泛。由于超声波电机特定的运行原理和运转方式,温度和负载变化容易造成超声波电机运行不稳定,使其转速波动。基于转速反馈的闭环控制通常需要安装转速传感器,这样会增大整个系统的体积,也会增加投入的成本,使某些场合应用受限。针对该情况,提出一种基于相位差信息反馈的频率跟踪方法。首先,根据电机各类相位差对温度和负载变化的敏感程度,优化选择了相位差反馈量的类型;其次,针对系统机械噪声以及驱动器谐波对相位差计算结果的影响,提出利用改进的相关性相位提取方法用于准确提取驱动电压和孤极电压的基频相位差信息;最后,分别就超声电机运行过程中温度和负载变化的情况,给出了相应的频率自动跟踪策略。实验结果表明:该方法能有效降低温度以及负载变化导致的转速波动,可提升电机所在系统的转速稳定性。由于只需采样两路电压信号,易于工程实现。(本文来源于《河北科技大学》期刊2019-05-01）
周先立,罗萍,黄龙,刘泽浪[2]（2019）在《行波型超声波电机等效电路建模》一文中研究指出该文在深入分析超声电机运行机理的基础上,从定子、接触区域和转子3方面建立了超声电机等效电路模型。综合现有超声电机等效电路模型的优缺点,考虑摩擦耦合对超声电机的影响,并结合转子振动方程,提出了摩擦层与转子的等效电路模型;对转子侧等效模型进行优化,使其与定子模型结合成完整的电机模型。基于所建立的模型理论,对等效电路进行仿真,仿真结果表明了转子对整个电机电气特征的影响。通过对实际超声电机的测试及其与仿真波形的对比,验证了所提出的行波型超声波电机等效电路模型的正确性,为进一步开展超声电机驱动器和控制器的设计提供了模型基础。(本文来源于《压电与声光》期刊2019年02期）
姚斌[3]（2018）在《双振子旋转型行波超声波电机的研究与设计》一文中研究指出超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是近几年来发展起来的一种微型特种电机,和传统的电磁电机不同,并不是靠电磁制动,内部没有磁阻线圈结构,而是通过压电陶瓷的逆压电效应,激发定子表面质子做椭圆轨迹运功,继而通过定、转子之间的摩擦传动工作的。因此具有转矩大、体积小、响应快、低噪声以及不受外界磁场干扰等优点,在航天航空、医疗器械以及机器人制造等新兴行业具有着广泛的应用前景。本文提出了一种双振子旋转型行波超声波电机结构,将定子和转子均设计为电机振子,采用材料相同的金属弹性体以及在一侧均贴有压电陶瓷环。在高频正弦电压激励下,弹性定子和转子将产生各自的行波,在接触区内彼此向前推动。本文依据质点运动的椭圆轨迹的规律和振动匹配原理,确定了定子与转子的设计方案。使用ANSYS有限元分析软件设计了定子的尺寸,通过模态分析求解出定子振动的固有频率以及谐响应分析验证了该设计方案的合理性。本文针对所设计的双振子超声波电机进行了理论性的电路匹配并完成了驱动电路板的制作,然后通过上位机和采集卡搭建了对电机性能进行测试的实验平台。最后,制作了样机并在平台上进行了性能测试。试验结果表明,与单振子驱动的电机相比,双振子超声波电机输出的转速和转矩有了明显提高。(本文来源于《中北大学》期刊2018-05-31）
戴德嵩[4]（2017）在《共轴并联型行波超声波电机驱动控制的研究》一文中研究指出超声波电机是一种直驱微特电机,具有低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快等优点。但由于它是利用定转子之间的局部面接触,通过摩擦实现驱动,使得它的输出转矩较小,这给超声波电机在大力矩、大功率场合的应用带来了限制。本文研究一种新型共轴并联型行波超声波电机,利用多定子并联的方式提高电机的输出转矩。研究的主要内容如下:首先设计了超声波电机的并联结构,制备并装配了一台共轴并联型行波超声波电机的实验样机。在分析单个超声波电机定转子接触面情况的基础上,建立了多定子并联电机的定转子接触面模型,通过仿真实验获得了共轴并联型行波超声波电机的转矩转速特性。选定推挽式逆变电路作为电机的驱动电路,分析了推挽型行波超声波电机驱动电路拓扑结构与工作时序。设计、制作变压器,选定驱动电源、开关器件及其驱动芯片,搭建了共轴并联型行波超声波电机的驱动平台。利用系统辨识法建立了共轴并联型行波超声波电机的二阶传递函数模型,将PID控制理论应用于电机的转速控制中,针对PID控制的不足,提出了一种安排过渡过程的优化方法。仿真和实验表明,在PID控制器中安排过渡过程,可以减少系统超调,改善电机启动特性。(本文来源于《东南大学》期刊2017-06-01）
潘鹏[5]（2017）在《行波型超声波电机驱动和精密伺服特性的研究》一文中研究指出本论文的研究对象是行波型超声波电机,主要研究内容包括:超声波电机的驱动机理、驱动电源研究,超声波电机连续运行状态下的转速控制及位置转速伺服控制,超声波电机微步进运行状态下的精密定位控制和超低转速控制,并联大力矩超声波电机及其驱动控制装置研制。论文首先介绍了超声波电机的发展历史、分类、及应用现状,综述超声波电机在驱动、控制方面国内外已经取得的研究成果。结合超声波电机技术的研究趋势,概括了本论文的研究内容和研究意义。对于环形行波型超声波电机的运动和调速机理,按照其关键部件:压电陶瓷、定子谐振弹性体、转子的顺序分叁部分展开论述。对于压电陶瓷:阐述了锆钛酸铅的压电效应;把极化后的压电陶瓷作为振源,其环形结构作为振动传播的介质,分析了行波的形成。对于定子谐振弹性体:采用机电等效类比的方法,建立定子的等效电路模型,分析定子端口阻抗特性与定子振动的关系。分析其齿状结构在压电陶瓷振动激励下产生的运动轨迹,推导定子齿端的运行速度。对于转子:根据转子受力平衡,通过对定转子之间预压力的递增假设,分析转子与定子齿之间的接触与摩擦;总结了电机在稳定电激励下转速的稳定状态和电机转速控制方法。对于行波型超声波电机的驱动,论文分别使用方波逆变滤波法、谐振升压法、直接数字频率合成法设计了超声波电机驱动电源。在滤波法中,利用升压变压器的漏感与电机的夹持电容形成低通滤波环节,滤除方波中的高次谐波;利用变压器的副边电感作为并联电感提高回路的功率因数。在谐振升压法中,使用低变比升压变压器,于副边串入谐振电感,与电机的夹持电容形成谐振回路;使电路工作在谐振频率附近,利用谐振回路的频率选择特性提高驱动电压,达到驱动电机的目的。在直接数字频率合成法中,使用DDS芯片连接线性功率放大器的方式得到正弦驱动电压。论文制作了电路样机,并对比了电机驱动效果。论文基于H∞理论采用S/T混合灵敏度方法设计了超声波电机转速鲁棒控制器。设计中使用基于Hammerstein模型的辨识法得到非线性转速模型和参数变化范围,计算对应的转速标称模型及其摄动范数界,导出控制器的稳定性(补灵敏度)约束条件。分析转速跟踪性能指标,并将其转化为系统性能(灵敏度)约束条件;使用混合灵敏度方法把跟踪控制转化为标准的H∞鲁棒控制,并使用MATLAB求解。仿真和实验验证了该控制器良好的控制效果。论文设计了超声波电机二维平台的精确位置-转速伺服控制系统。控制器采用位置闭环和转速闭环分时复用的控制结构,以转速输入信号作为控制器结构切换的参照,位置回路使用分段比例控制实现位置跟踪,转速回路使用H∞控制策略实现转速控制。同时设计了上位机通信系统和下位机的位置信号采集,频率干扰抑制和过流保护方法。测试结果显示平台伺服过程中位置误差小于3μm,并且跟踪具有良好的实时性。论文对超声波电机的精密定位和超低速控制展开研究。利用超声波电机的快速启停特性,基于高精度的位置反馈,设计微步进运行控制器,实现了超声波电机的精密定位控制,取得转角定位精度0.41″的控制效果。在超声波电机步进模型的基础上,设计了双控制量变速积分控制器,参照模型动态修改控制器积分系数,使用滑动平均的方式滤除高频转速波动,实现超声波电机的超低转速闭环控制,取得0.05deg/s目标转速下相对误差小于10%的控制效果。论文设计了大功率超声波电机及其驱动器。以定子阻抗特性为依据,挑选一致性较好的定子,通过并联共轴装配结构提升电机机械特性。结合推挽式方波逆变电路和升压变压器阻抗匹配的设计方法,制作了大功率超声波电机驱动器。电机空载最高转速50r/min,堵转力矩达至6Nm。论文最后,归纳了全文工作,提出超声波电机技术进一步的研究方向。(本文来源于《东南大学》期刊2017-03-01）
吴倩[6]（2016）在《环形行波型超声波电机驱动技术研究》一文中研究指出超声波电机是一种全新原理的直接驱动电机。它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、运行无噪声、无输入自锁等卓越特性,在非连续运动、精密控制等领域比传统电磁电机性能具有更多的优点。本文在充分研究行波型超声波电机及其控制原理的基础上,描述了超声波电机驱动技术的现状和发展,介绍出了超声波电机的卓越特性及广阔的应用前景。文中设计了超声波电机控制技术的典型驱动电路,并给出了环形行波型超声波电机驱动控制方法和控制系统组成。根据超声波电机的原理和控制特性,设计出了环形行波型超声波电机的驱动电路,通过实验,运行达到了驱动要求。(本文来源于《苏州大学》期刊2016-12-01）
蒋春容,张津杨,董晓霄,陆旦宏[7]（2016）在《中空环形行波超声波电机试验研究与改进设计》一文中研究指出设计了中空环形行波超声波电机的结构,并对定子进行了结构动力学分析,得到定子工作模态对应的共振频率及谐响应分析结果。根据所设计的电机结构尺寸制作了电机样机,并对样机进行了试验测试,得到定子阻抗-频率特性、定子在外加电压作用下的振动响应和电机的输出性能。针对所设计的中空超声波电机输出性能不理想的问题,对定转子的结构和支撑方式进行了改进设计以改善电机性能。试验测试结果表明,改进后的电机克服了原有样机存在的问题,输出性能得到明显改善。(本文来源于《电机与控制应用》期刊2016年07期）
陆旦宏[8]（2016）在《多孤极型空间调相环形行波超声波电机的研究》一文中研究指出超声波电机(Ultrasonic Motor,简称USM)是上世纪80年代发展起来的一种新型微特电机,不同于传统的电磁电机,其是利用压电陶瓷的逆压电效应和定转子间的摩擦耦合来驱动电机的。本文以具有较好产业前景的环形行波超声波电机(Ring-type Travelling-wave Ultrasonic Motor,简称RTWUSM)为基础,对空间调相环形行波超声波电机(Space Phase Control RTWUSM,简称SPC-RTWUSM)的设计,SPC-RTWUSM控制及优化,基于多孤极信号的RTWUSM频率跟踪,基于双反应法的SPC-RTWUSM结构误差校正展开研究。本文的主要研究内容为：本文以波形迭加原理为基础,以原有的直径60mm的RTWUSM为蓝本,通过设计新的陶瓷结构和电源方案,完成了SPC-RTWUSM的初始设计。针对初始SPC-RTWUSM压电陶瓷结构和接线复杂的缺点,优化陶瓷布置方案,大大简化了压电陶瓷的加工和电源的连接。针对SPC-RTWUSM电源数较多的缺点,提出了叁电源方案。针对叁电源方案中正反转控制的局限性,结合控制方法和压电陶瓷结构的改进,较方便地实现了全速度范围内正反转的连续控制。利用SPC-RTWUSM中,电压既可改变定子波幅,又可改变电机两相空间相位差的特点,实现了具有新控制特性的SPC-RTWUSM幅相控制方案。仿真和实验证明了SPC-RTWUSM设计和幅相控制方案的合理性和可行性。利用定子中非工作模态的振型,本文研究了基于多孤极信号的RTWUSM频率跟踪方案。采用有限元的方法对RTWUSM进行叁维建模,在其工作频率附近进行模态分析,理论分析表明工作模态振型、前阶近邻模态振型、后阶近邻模态振型对不同位置振幅的影响有明显差异。理论分析和有限元谐响应分析表明,此种差异导致的孤极电压差会随着电源频率变化在一定范围内单调且较为线性的变化。本文亦通过谐响应分析的方法,就孤极形式、定子结构误差、温升、预压力等因素对频率跟踪的影响进行了分析。实验证明了该频率跟踪方案的可行性。本文利用SPC-RTWUSM具有“移动”驻波的能力,研究了定子结构误差校正的方法。在描述定子结构误差的表现形式后,从理论上分析了定子结构误差消除校正和补偿校正的方法。针对误差驻波提取和校正驻波生成的困难,本文在两相坐标系组上,利用双反应法,分别对结构误差驻波幅值要素和相位要素进行一体化的检测和校正。为了保证校正效果在工程上的一致性,本文推导了校正方案选择的判据,以及误差驻波的估算方法。本文亦对SPC-RTWUSM定子结构误差校正的流程进行了设计。谐响应分析和实验,验证了方案的可行性和实用性。(本文来源于《东南大学》期刊2016-05-01）
泮凯翔,沈润杰,吕斌,唐利敏[9]（2016）在《微型旋转式行波型超声波电机瞬态特性测试平台设计》一文中研究指出微型旋转式行波型超声波电机是目前微型精密控制领域最常用的电机之一,由于输出转矩小、瞬态过程快,目前缺乏合适的检测设备,对其研究造成了一定的阻碍。本文介绍了一种适用于微型行波超声波电机的瞬态特性测试平台,包含驱动电源、机械平台、上位机等模块,具有结构简单、成本低等优点,可实现对多种规格微型旋转式行波型超声波电机毫秒级瞬态特性的测试。通过实验表明,测量效果良好。(本文来源于《电子技术与软件工程》期刊2016年04期）
李国庆[10]（2015）在《行波型旋转超声波电机的电—机—力混合模型的研究》一文中研究指出超声波电机(ultrasonic motor,USM)是一类新型的微特电机,其特殊的工作原理使超声波电机与传统电磁电机相比具有诸多优点,如结构紧凑、转矩密度大、低速大转矩、抗电磁干扰等,因此超声波电机具有广阔的应用前景。本论文以最具代表性的行波型旋转超声波电机(Travelling-wave Rotary Ultrasonic Motor,TRUM)为研究对象,从电机运行机理、模型的建立、电机驱动系统平台的设计等方面进行研究,具体研究内容如下:首先,结合TRUM的基本结构和工作原理,分析了TRUM的运行机理,按机电换能关系对电机机理进行解构,解析了电机运行过程中的两个重要的能量转换过程,包括定子压电材料的“电能-高频振动机械能”的能量转换过程和定转子接触面的“高频振动机械能-转动动能”的能量转换过程,为TRUM混合模型的建立奠定理论基础。其次,根据TRUM运行中不同的能量转换过程,以及机械、电气和力学原理,提出一种混合建模方法:针对第一个能量转换过程建立具有电气输入接口的定子的“电气-机械振动”等效电路模型,针对第二个能量转换过程建立定转子的“机械振动-转子旋转”离散接触模型,再利用流过压电陶瓷的电流和定转子接触界面的模态力将两部分模型连接成TRUM的电-机-力混合模型,并且基于该混合模型对电机的电气特性、界面接触特性和机械特性进行了仿真研究。最后,设计了以DSP(Digital Signal Processing)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)为控制核心的TRUM全桥驱动控制器,包括H桥驱动电路、高频功率脉冲变压器和匹配电路等;并提出了半周期计数比较方法,实现了相移PWM(Pulse Width Modulation)信号可调频、调幅、调相功能。通过在控制器上对电机模型的实验验证,证明TRUM的电-机-力混合模型的正确性、合理性。(本文来源于《河北工业大学》期刊2015-12-01）
行波型超声波电机论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
该文在深入分析超声电机运行机理的基础上,从定子、接触区域和转子3方面建立了超声电机等效电路模型。综合现有超声电机等效电路模型的优缺点,考虑摩擦耦合对超声电机的影响,并结合转子振动方程,提出了摩擦层与转子的等效电路模型;对转子侧等效模型进行优化,使其与定子模型结合成完整的电机模型。基于所建立的模型理论,对等效电路进行仿真,仿真结果表明了转子对整个电机电气特征的影响。通过对实际超声电机的测试及其与仿真波形的对比,验证了所提出的行波型超声波电机等效电路模型的正确性,为进一步开展超声电机驱动器和控制器的设计提供了模型基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
行波型超声波电机论文参考文献
[1].安孟宇.行波型超声波电机频率跟踪技术的研究[D].河北科技大学.2019
[2].周先立,罗萍,黄龙,刘泽浪.行波型超声波电机等效电路建模[J].压电与声光.2019
[3].姚斌.双振子旋转型行波超声波电机的研究与设计[D].中北大学.2018
[4].戴德嵩.共轴并联型行波超声波电机驱动控制的研究[D].东南大学.2017
[5].潘鹏.行波型超声波电机驱动和精密伺服特性的研究[D].东南大学.2017
[6].吴倩.环形行波型超声波电机驱动技术研究[D].苏州大学.2016
[7].蒋春容,张津杨,董晓霄,陆旦宏.中空环形行波超声波电机试验研究与改进设计[J].电机与控制应用.2016
[8].陆旦宏.多孤极型空间调相环形行波超声波电机的研究[D].东南大学.2016
[9].泮凯翔,沈润杰,吕斌,唐利敏.微型旋转式行波型超声波电机瞬态特性测试平台设计[J].电子技术与软件工程.2016
[10].李国庆.行波型旋转超声波电机的电—机—力混合模型的研究[D].河北工业大学.2015