行波超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)建模與模糊PID控制系統(tǒng)研究.pdf

1、行波超聲電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、定位精度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，其應(yīng)用引起廣泛關(guān)注。但其具有非線性和參數(shù)時(shí)變性等特征，給其高性能控制帶來困難，影響了其在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。本文在分析了超聲電機(jī)運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了超聲電機(jī)兩相驅(qū)動(dòng)電路模型，設(shè)計(jì)了基于相位差的超聲電機(jī)速度/位置模糊自整定PID控制系統(tǒng)，以提高超聲電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。
　　(1)分析了超聲電機(jī)運(yùn)行機(jī)理，包括超聲電機(jī)定子表面行波的產(chǎn)生機(jī)理和定子表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)分析。運(yùn)

2、行機(jī)理表明，改變驅(qū)動(dòng)電壓頻率、幅值和相位差，可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了三種調(diào)速方法各自的優(yōu)缺點(diǎn):基于壓電振子自由振動(dòng)的系統(tǒng)方程，利用等效電路法，建立了超聲電機(jī)兩相等效電路模型，為驅(qū)動(dòng)電路模型的建立和驅(qū)動(dòng)方式的選擇奠定基礎(chǔ)。
　　(2)給出了超聲電機(jī)兩相驅(qū)動(dòng)電路模型和基于模型的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)特性分析結(jié)果。將串聯(lián)匹配方式和LLCC匹配方式應(yīng)用于建立的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模型中，給出了基于經(jīng)驗(yàn)公式與仿真分析相結(jié)合的超聲電機(jī)匹配

3、電感設(shè)計(jì)方法;建立了超聲電機(jī)單相和兩相驅(qū)動(dòng)電路仿真模型。仿真結(jié)果表明，LLCC匹配方式能夠有效的解決電壓幅值不一致問題，實(shí)現(xiàn)較好匹配;基于仿真模型，進(jìn)行了超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)特性分析;給出了基于TMS320F2812 DSP芯片的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路硬件設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)分析表明，驅(qū)動(dòng)電路輸出波形好，信號(hào)穩(wěn)定，雜波干擾少。
　　(3)針對(duì)超聲電機(jī)難以建立精確的數(shù)學(xué)模型、單一控制策略難以滿足高性能要求等問題，給出了超聲電機(jī)模糊自整定PID控制系統(tǒng)設(shè)