超聲波電機(jī)系統(tǒng)混沌運(yùn)行研究.pdf

1、超聲波電機(jī)（USM）是一種新型的微特電機(jī)，它的運(yùn)行機(jī)理與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)截然不同，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，激發(fā)彈性體在超聲頻段內(nèi)的微幅振動，借助于定轉(zhuǎn)子之間的摩擦作用，將其轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于超聲波電機(jī)具有強(qiáng)烈的非線性和強(qiáng)耦合性，所以超聲波電機(jī)在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)混沌行為，試驗表明在控制器參數(shù)發(fā)生變化時，超聲波電機(jī)會表現(xiàn)出類似隨機(jī)而有界的不規(guī)則運(yùn)動，這種不規(guī)則運(yùn)動會引起轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的間歇振蕩，使電機(jī)損耗增加，影響電機(jī)的

2、穩(wěn)定性。對這種不規(guī)則運(yùn)動進(jìn)行定性分析并加以控制對提高超聲波電機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低電機(jī)損耗具有重要的實際意義。
　　本文首先對超聲波電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中存在的混沌現(xiàn)象進(jìn)行了初步探求。設(shè)計超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實驗，獲得驅(qū)動電壓幅值變化的多組采樣時間序列，并采用相空間重構(gòu)方法對這些時間序列進(jìn)行了混沌分析，計算得到的最大Lyapunov指數(shù)為正數(shù)，表明行波超聲波電機(jī)在一定工作條件下呈現(xiàn)出混沌特性。在此基礎(chǔ)上，本文建立了超聲波電機(jī)動力學(xué)模型，

3、設(shè)計了超聲波電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制器，從而建立了適合于超聲波電機(jī)混沌分析的仿真模型，通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)研究了超聲波電機(jī)的運(yùn)動特性，利用仿真數(shù)據(jù)獲得了轉(zhuǎn)速相對于控制參數(shù)的Lyapunov指數(shù)譜、分岔圖及轉(zhuǎn)速相對于電壓的軌跡，通過 Lyapunov指數(shù)譜初步確定了超聲波電機(jī)運(yùn)行過程中的混沌區(qū)域。最后在超聲波電機(jī)混沌模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了比例延時反饋控制器，分別采用傳統(tǒng)控制方法和模糊控制方法確定延遲時間，利用參數(shù)自適應(yīng)控制方法確定控制剛度。仿真結(jié)果表明兩