超声波电机驱动控制装置的建模与仿真

论文摘要

超声波电机是一种新型微特电机,其特殊的内部结构和传动机理使得它具有电磁电机所不具备的特点。在对超声波电机研究的过程中,必要的数学模型和建立在模型基础上的仿真分析对于超声波电机驱动控制系统的合理设计与实现具有重要意义,是研究超声波电机驱动控制系统的一种重要手段。本课题以应用前景较好的行波型超声波电机为研究对象,对超声波电机驱动控制装置建模与仿真的研究现状进行了总结;并从电机振子导纳的频率特性实验数据出发,利用导纳圆近似计算与非线性最小二乘法辨识相结合的方法对超声波电机等效电路的参数进行计算与辨识;建立了行波超声波电机的定子振动模型、定/转子接触摩擦模型以及转子运动模型,在此基础上进行了仿真计算,并对超声波电机转速与其激励电压幅值、频率之间的非线性关系进行了神经网络模拟,为建立可直接用于控制的神经网络逆模型奠定了基础;最后对超声波电机推挽逆变驱动电路的匹配和波形的优化问题进行了仿真分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 超声波电机驱动控制装置建模与仿真研究现状
• 1.3.1 行波超声波电机的建模与仿真
• 1.3.2 超声波电机的驱动控制电路及其建模与仿真
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 超声波电机等效电路模型的参数辨识
• 2.1 引言
• 2.2 超声波电机等效电路
• 2.3 超声波电机的等效电路的谐振特性
• 2.4 基于导纳圆的等效电路参数近似计算
• 2.5 基于LEVENBERG-MARQUART 法的等效电路参数辨识
• 2.6 参数辨识结果与实验结果的比较
• 2.7 小结
• 第3章 超声波电机转速特性的仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 压电陶瓷与定子系统的振动模型
• 3.3 定、转子接触摩擦模型
• 3.4 超声波电机的转速特性
• 3.5 超声波电机速度特性的神经网络模型
• 3.5.1 BP 神经网络的非线性逼近特性
• 3.5.2 超声波电机转速特性的BP 网络模型
• 3.6 本章小结
• 第4章 超声波电机驱动电路的研究与实现
• 4.1 引言
• 4.2 超声波电机的推挽式驱动电路
• 4.3 驱动电路的动态模型与特性仿真
• 4.4 驱动电路的参数匹配与波形优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录A 超声波电机导纳实验数据
• 附录B 超声波电机转速特性仿真数据
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果