超聲波電機瞬態(tài)特性測試和理論研究.pdf

1、超聲波電機是近幾十年發(fā)展起來的一種新型的驅(qū)動器，它依靠定、轉(zhuǎn)子之間的摩擦力將壓電晶體的高頻振動轉(zhuǎn)化為直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。基于這種新型的驅(qū)動模式，超聲波電機具有大力矩、低轉(zhuǎn)速、抗電磁干擾等優(yōu)點，在照相機、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)域都得到了越來越多應(yīng)用。 特別是在精密控制方面，超聲波電機響應(yīng)快、斷電自鎖、微位移等特點得到了很好的應(yīng)用。在精密控制的應(yīng)用中，超聲波電機往往工作在高頻的開通和關(guān)斷狀態(tài)下，因此對超聲

2、波電機瞬態(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性能的一個重要指標(biāo)。 本文在分析了三種傳統(tǒng)的速度、位置測試方法：M法、T法、M/T法的基礎(chǔ)上，結(jié)合超聲波電機起動快、轉(zhuǎn)速低的特點，選擇了 T 法作為實驗室超聲波電機測試系統(tǒng)的測試方法。并通過DSP及外圍電路來完成速度、位置信號的采集和發(fā)送；通過PC來完成信號接收、處理及圖形繪制的工作。并通過比較三種不同方法得到的超聲波電機起動特性曲線說明三種方法的優(yōu)缺點。 在

3、得到超聲波電機的起動特性曲線后，我們發(fā)現(xiàn)電機在起動過程中出現(xiàn)了明顯的速度振蕩，類似一個二階系統(tǒng)。因此，我們運用機械振動、運動學(xué)、接觸力學(xué)等知識和ANSYS、MATLAB等工具，克服了彈性環(huán)節(jié)剛度無法量化、可能存在多個彈性環(huán)節(jié)等困難，逐個排除了電機軸、轉(zhuǎn)子圓盤和光電編碼器的可能性，最終確定在電機瞬態(tài)過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因素有關(guān))。 此后，我們應(yīng)用現(xiàn)有的實驗設(shè)備和知識儲備，對電機起動過