收藏本站
《天津大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

旋转行波超声电机的非线性动力学建模与机理分析

高健  
【摘要】: 压电超声电机(USM, ultrasonic motor)是近二十多年才发展起来的新型微电机系统,具有低转速、高转矩、重量轻、结构简单等诸多优点。USM在多个环节具有较强的非线性因素,这些因素的存在对整机系统的性能产生明显的影响。 压电材料非线性是超声电机中主要非线性因素之一,对超声电机在考虑压电材料非线性特性时的动力学建模和机理分析,尚未展开深入的理论分析。本文考虑压电材料二次非线性本构关系,应用广义Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法等方法建立了旋转行波超声电机定子驻波振动、定子行波振动、转子转动和轴向运动及整机的非线性动力学模型;应用非线性动力学理论和方法,研究了超声电机系统的非线性动力学行为。论文工作包括以下几部分: 1.对超声电机非线性动力学建模与机理分析的国内外研究现状进行了综述; 2.建立了旋转行波超声电机定子驻波振动的非线性动力学模型,使用多尺度法计算动力学模型的驻波振动主共振响应。研究发现,振动主共振响应中存在二次谐波、振幅跳跃和多解现象,数值积分的结果验证了解析解的正确性; 3.不考虑摩擦界面力,建立了旋转行波超声电机定子行波振动的非线性动力学模型。使用多尺度法计算动力学模型的行波振动主共振二次近似响应,揭示了主共振响应中存在模态分裂、振幅不等、振幅跳跃和多解现象,分析系统参数对系统响应的影响。数值积分给出系统主共振的稳定解; 4.考虑摩擦界面力的影响,建立了旋转行波超声电机整机(不包括控制系统)的非线性动力学方程; 5.利用数值积分法得到不同输入条件下定子行波振动两模态坐标、转子转速和输出功率的响应曲线。研究结果给出整机的输入—输出关系,揭示了旋转行波超声电机整机系统中存在的多解现象。 通过本文的研究,对压电材料二次非线性特性引起的旋转行波超声电机的非线性动力学行为有了一定认识,为深入研究旋转行波超声电机的动力学机理和控制提供了一定的理论依据。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM359.9

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
2 蔡炜,李山青,杨耀文,刘正兴;压电层合板结构振动控制的有限元法[J];固体力学学报;1998年01期
3 韩西京,郭辉,赵淳生;超声马达的等效电路及其性能估算[J];航空学报;1999年02期
4 李朝东,程凯,姚华;直线型驻波超声电机的建模与仿真研究[J];机电一体化;2002年02期
5 曹树谦,陈予恕;压电超声电机的非线性动力学研究进展[J];力学进展;2005年02期
6 魏守水,邓晓红;超声电机及其驱动控制技术[J];山东大学学报(工学版);2002年02期
7 雷伏容,程昱,钟宜生,徐文立;超声马达数学建模研究现状与展望[J];压电与声光;2003年01期
8 苏鹤玲,赵淳生;单相旋转型驻波超声电机的数学模型及仿真[J];应用力学学报;2003年02期
9 姚林泉,丁睿;非线性压电效应下压电层合板的弯曲[J];应用力学学报;2005年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁德强;李波;;Duffing方程解与其平均方程解之间的关系[J];安阳工学院学报;2009年04期
2 郑伟智,辛洪兵;压电马达的发展及其技术特点[J];北京工商大学学报(自然科学版);2003年01期
3 彭东林;熊强强;刘小康;陈锡候;奚建平;;基于超声电机技术的新型时栅传感器原理分析[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年07期
4 郑亮亮;黄卫清;赵淳生;;超声电机驱动的目标视觉跟踪系统设计与实现[J];传感器与微系统;2007年12期
5 王健;孙志峻;郭语;黄卫清;;单超声电机驱动两足行走机器人的设计分析研究[J];传感器与微系统;2010年06期
6 张东锋,姚勇;压电层合板层间应力新研究[J];材料导报;2002年09期
7 熊纯;都昌兵;;双转子航空发动机转子动平衡研究[J];长沙航空职业技术学院学报;2009年02期
8 陈维山;赵学涛;刘军考;郝铭;;压电超声波马达发展现状及研究方向[J];电机与控制学报;2006年05期
9 张建桃;张铁民;;超声电机伺服控制技术研究进展[J];电机与控制学报;2009年06期
10 潘松;李华峰;黄卫清;;微型超声电机驱动及其优化研究[J];电机与控制学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张根辈;臧朝平;;通过振动测试识别非线性参数的几个问题[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 马锐;陈予恕;;齿轮裂纹故障的非线性机理研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
3 王晓东;曹庆杰;陈予恕;;干摩擦作用下双边约束SD振子的初值问题[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
4 王晓楠;彭约钧;张杰;周飞;姚志远;孙见君;赵淳生;;表面微结构对直线型超声电机定子摩擦学特性的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 徐东镇;王俊洪;张继海;;滚动与滑动轴承的时变非线性受迫振动[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
6 李欣业;张华彪;;1:1内共振耦合范德波振子的主参数共振及其时滞反馈控制[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
7 李安军;邢桂菊;周丽雯;;换热器直管非线性振动及运动稳定性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
8 付耀东;曹树谦;;基于三次迟滞模型的旋转行波超声电机圆环定子主共振响应[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
9 高健;曹树谦;;旋转行波超声电机非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
10 李欣业;张华彪;杨彦龙;;1∶1内共振耦合范德波振子的主参数共振及其时滞反馈控制[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;2010年
2 贾红艳;混沌与超混沌系统模型分析及模拟电路研究[D];南开大学;2010年
3 赵平;高速铁路站场设计及参数优化研究[D];北京交通大学;2011年
4 唐有绮;轴向运动梁和面内平动板横向振动的建模与分析[D];上海大学;2011年
5 钟顺;空间飞行器中液固耦合晃动的非线性动力学研究[D];天津大学;2010年
6 赵晶瑞;经典式Spar平台非线性耦合动力响应研究[D];天津大学;2010年
7 秦朝红;非线性动力学双参量奇异性方法及其工程应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 滕汉东;液固混合介质隔振器动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 李孟麟;融合叶尖定时信号的旋转机械转子故障诊断技术研究[D];天津大学;2011年
10 蒋爱华;流体激励诱发离心泵基座振动的研究[D];上海交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周强;高斯白噪声激励下非线性系统的近似瞬态响应[D];浙江大学;2010年
2 韩斯成;非线性系统中的分岔问题和中心流形定理[D];吉林大学;2011年
3 谭冠龙;基于DDS的超声电机驱动电源的研制[D];电子科技大学;2011年
4 邢年起;大力矩高精度驱动技术研究[D];电子科技大学;2011年
5 张晓峰;基于AFM的圆弧刃金刚石刀具全刃口锋利度检测与评价技术研究[D];中国工程物理研究院;2011年
6 马生彪;磨削加工过程振动仿真与磨削温度预测[D];郑州大学;2011年
7 刘涛;某光电稳定平台齿轮传动系统动力学分析与优化[D];长春理工大学;2011年
8 宋振;复合材料板壳结构载荷识别[D];南京航空航天大学;2009年
9 吴辛;行波型超声电机的摩擦磨损实验装置和磨损实验研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 庞华山;两相行波超声电机系统平均值模型研究[D];河南科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘锦波,陈永校,胡继宗;超声波电机的数学模型及其实验研究[J];电工技术学报;1999年03期
2 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
3 韩西京,郭辉,赵淳生;超声马达的等效电路及其性能估算[J];航空学报;1999年02期
4 赵淳生;超声马达的发展与应用[J];测控技术;1996年01期
5 李朝东,程凯,姚华;直线型驻波超声电机的建模与仿真研究[J];机电一体化;2002年02期
6 赵向东,赵淳生;预压力对超声电机输出特性影响的实验研究[J];力学与实践;2002年04期
7 曲建俊,齐毓霖,张志谦,孙海涌;超声马达摩擦学及其摩擦材料研究进展[J];摩擦学学报;1998年01期
8 赵向东,陈波,赵淳生;旋转行波超声电机非线性摩擦界面模型[J];南京航空航天大学学报;2003年06期
9 魏守水,邓晓红;超声电机及其驱动控制技术[J];山东大学学报(工学版);2002年02期
10 杨明,阙沛文,赵淳生;旋转行波超声电机预压力的特性[J];上海交通大学学报;2000年11期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程欣桐;杨志安;;简谐力矩作用柴油机轴系的主共振[J];河北理工大学学报(自然科学版);2009年03期
2 杨志安;李高峰;;皮带驱动机构的主共振与稳定性[J];机械强度;2008年06期
3 杨志安;彭震;程英辉;;受简谐激励弹簧测力机构的主共振与奇异性分析[J];机械强度;2006年05期
4 吕凡;冯志华;路翔飞;孙中奎;;两端铰支梁的主共振分析[J];苏州大学学报(工科版);2011年04期
5 杨志安;李高峰;;皮带驱动机构的主共振近似解分析[J];机械强度;2009年05期
6 戎海武,孟光,徐伟,方同;二阶随机参激系统的Lyapunov指数和稳定性[J];振动工程学报;2002年03期
7 林伟,戎海武;谐和与随机噪声作用下二阶参激系统的Lyapunov指数[J];西北工业大学学报;2005年02期
8 曹树谦;付耀东;贺微波;;基于三次迟滞模型的超声电机圆环定子主共振响应[J];振动与冲击;2009年01期
9 彭震;杨志安;;Winkler地基梁在温度场中受简谐激励的主共振分析[J];地震工程与工程振动;2006年03期
10 罗跃纲;杜元虎;闻邦椿;;非线性弹性转子系统动力特性分析[J];机械设计与研究;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 付耀东;曹树谦;;基于三次迟滞模型的旋转行波超声电机圆环定子主共振响应[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
2 付耀东;曹树谦;;基于三次迟滞模型的旋转行波超声电机圆环定子主共振响应[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
3 高健;曹树谦;;旋转行波超声电机非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
4 高健;曹树谦;;旋转行波超声电机非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
5 李尧臣;;铁电-铁弹材料的非线性本构关系及其有限元实施[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
6 张克明;刘冬青;;微/纳米ZnO薄膜的压电行为研究[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
7 杨永波;石志飞;;梯度功能材料悬臂梁受线性分布载荷作用[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
8 王祥琴;刘金喜;;含椭圆夹杂压电材料反平面问题的基本解[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
9 李平;;应用超声聚能器的超磁致伸缩和压电材料复合磁电换能器[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
10 应祖光;;平面应变轴对称压电圆柱壳的随机响应[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 向云;日本开发出新型压电材料[N];中国电力报;2004年
2 本报记者 毛黎 聂翠蓉;未来手机不充电[N];科技日报;2008年
3 黄帅 张子雨 周亚楠;西安交大研制出一种新材料[N];中国经济时报;2009年
4 陈超;日本开发出新型压电材料[N];科技日报;2004年
5 记者 张哲浩;西安交大研制出无铅压电材料[N];科技日报;2010年
6 许祖华 冯国;我国首次研制出无铅压电材料[N];中国技术市场报;2009年
7 田原;压电材料令手机摄像机图像更清晰[N];大众科技报;2003年
8 ;日本开发出新型压电材料电致伸缩效应提高40倍[N];中国高新技术产业导报;2004年
9 冯卫东;不愁手机没电行囊就是电源[N];科技日报;2007年
10 李况;新型建筑电子化[N];中国房地产报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡宇达;大型汽轮发电机定子端部绕组的电磁固体振动问题研究[D];天津大学;2003年
2 操卫忠;微态电弹性理论及其在压电材料微尺度计算中的应用[D];华中科技大学;2011年
3 陈自力;集中荷载作用下悬索的面内运动非线性分析与应用[D];湖南大学;2006年
4 李群;压电功能材料的断裂理论研究[D];西安交通大学;2008年
5 姚志刚;压电复合材料结构的复杂非线性动力学与控制的研究[D];北京工业大学;2009年
6 戴隆超;压电材料界面和断裂问题研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 吴克恭;埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D];西北工业大学;2003年
8 林哲祺;压电结构的控制参数与构型优化设计[D];大连理工大学;2011年
9 唐有绮;轴向运动梁和面内平动板横向振动的建模与分析[D];上海大学;2011年
10 王波;轴向变速黏弹性梁渐近摄动分析及其数值验证[D];上海大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高健;旋转行波超声电机的非线性动力学建模与机理分析[D];天津大学;2007年
2 刘卫星;压电式振动给料器的机理分析与实验研究[D];吉林大学;2006年
3 董洋洋;应用于高性能超声换能器的新型压电材料的优化研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 吴印泽;挠性体振动控制中传感器/致动器位置的优化配置[D];南京理工大学;2004年
5 魏双会;压电陶瓷发电特性及其应用研究[D];大连理工大学;2008年
6 汪心旺;半无限压电材料界面附近圆孔与裂纹的动力反平面特性[D];哈尔滨工程大学;2007年
7 容里;压电作动器设计及双层球面网壳结构振动主动控制研究[D];浙江大学;2008年
8 徐欣;功能梯度压电梁的多场耦合特性分析[D];北京交通大学;2008年
9 吴涛;定轴转动与基础激励联合作用下柔性梁的非线性动力行为研究[D];南京航空航天大学;2002年
10 谢海军;夹杂在压电材料中的迁移及对压电材料蠕变特性的影响[D];上海交通大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026