基于先进超声波电机的精密定位技术

【摘要】：本文针对国内超声波电机研究和应用相对匮乏的现象,结合超声波电机自身的特点,主要研究其工作原理及将其应用于精密定位平台时的控制特性。主要完成了以下几个方面的工作: 从压电陶瓷材料的基本特性——逆压电效应入手,研究了超声波电机椭圆运动的形成原理,证明了定子表面质点运动轨迹的椭圆性,并着重阐述了NM电机的工作原理。 初步建立了NM电机的力传递模型,并通过电机轴向冲量守恒得出了定转子接触角与电机预压力和摩擦材料物理参数的关系。 参照经典PID参数整定方法,通过仿真得出了适合于NM电机的控制参数,并通过离散化方法将模拟参数转化为可直接应用于控制卡的数字参数。 搭建了基于Parker运动控制卡和NM电机的运动平台,结合所整定的PID参数,利用激光干涉仪进行了系统控制特性的测试,以及典型速度和负载条件下的电机特性实验,得出了一类实用的超声波电机PID控制方法和应用技术。 以上研究成果为将超声波电机应用于精密定位系统提供了理论和数据依据,为进一步开展该领域的研究和应用工作奠定了良好的基础。