超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性測(cè)試和理論研究.pdf

1、超聲波電機(jī)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新型的驅(qū)動(dòng)器，它依靠定、轉(zhuǎn)子之間的摩擦力將壓電晶體的高頻振動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；谶@種新型的驅(qū)動(dòng)模式，超聲波電機(jī)具有大力矩、低轉(zhuǎn)速、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，在照相機(jī)、汽車等民用行業(yè)和武器、航天航空、生物醫(yī)學(xué)等高科技領(lǐng)域都得到了越來(lái)越多應(yīng)用。 特別是在精密控制方面，超聲波電機(jī)響應(yīng)快、斷電自鎖、微位移等特點(diǎn)得到了很好的應(yīng)用。在精密控制的應(yīng)用中，超聲波電機(jī)往往工作在高頻的開(kāi)通和關(guān)斷狀態(tài)下，因此對(duì)超聲

2、波電機(jī)瞬態(tài)特性的研究就十分有必要，而且瞬態(tài)特性本身也是衡量電機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 本文在分析了三種傳統(tǒng)的速度、位置測(cè)試方法：M法、T法、M/T法的基礎(chǔ)上，結(jié)合超聲波電機(jī)起動(dòng)快、轉(zhuǎn)速低的特點(diǎn)，選擇了 T 法作為實(shí)驗(yàn)室超聲波電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法。并通過(guò)DSP及外圍電路來(lái)完成速度、位置信號(hào)的采集和發(fā)送；通過(guò)PC來(lái)完成信號(hào)接收、處理及圖形繪制的工作。并通過(guò)比較三種不同方法得到的超聲波電機(jī)起動(dòng)特性曲線說(shuō)明三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 在

3、得到超聲波電機(jī)的起動(dòng)特性曲線后，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)了明顯的速度振蕩，類似一個(gè)二階系統(tǒng)。因此，我們運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、接觸力學(xué)等知識(shí)和ANSYS、MATLAB等工具，克服了彈性環(huán)節(jié)剛度無(wú)法量化、可能存在多個(gè)彈性環(huán)節(jié)等困難，逐個(gè)排除了電機(jī)軸、轉(zhuǎn)子圓盤和光電編碼器的可能性，最終確定在電機(jī)瞬態(tài)過(guò)程中起主要作用的彈性環(huán)節(jié)為定轉(zhuǎn)子的彈性接觸(和摩擦材料的彈性等多個(gè)因素有關(guān))。 此后，我們應(yīng)用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)電機(jī)起動(dòng)過(guò)