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超声波电机振动模态有限元分析 被引量：60
1
作者 莫岳平 胡敏强 +3 位作者 徐志科 金龙 顾菊平 王心坚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期92-96,共5页
振动模态分析是超声波电机优化设计的重要步骤。该文描述了超声波电机振动模态分析数学模型。以直径为100 mm的环形行波型超声波电机为例,给出了电机振动模态ANSYS有限元分析结果,特别阐述了最优振动模态的选择。并对制作的电机进行了... 振动模态分析是超声波电机优化设计的重要步骤。该文描述了超声波电机振动模态分析数学模型。以直径为100 mm的环形行波型超声波电机为例,给出了电机振动模态ANSYS有限元分析结果,特别阐述了最优振动模态的选择。并对制作的电机进行了实验验证,结果表明:分析结果与实测结果一致。 展开更多
关键词 超声波电机 振动模态 有限元分析 数学模型 数值计算
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超声波电机速度与定位控制系统 被引量：34
2
作者 金龙 褚国伟 +3 位作者 胡敏强 王心坚 徐志科 顾菊平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期131-136,共6页
由于超声波电机复杂的非线性关系,常规的控制方法根本不能满足其控制需求。该文提出了一种新型的超声波电机控制系统,即运用模糊自适应 PID 的控制策略来进行速度控制,并且在设定位置附近切换成 PID 的控制策略进行定位控制。由于综合... 由于超声波电机复杂的非线性关系,常规的控制方法根本不能满足其控制需求。该文提出了一种新型的超声波电机控制系统,即运用模糊自适应 PID 的控制策略来进行速度控制,并且在设定位置附近切换成 PID 的控制策略进行定位控制。由于综合了模糊控制及 PID 控制两种控制方法的优点,而不需要精确的数学模型就能够对超声波电机进行快速精确的控制。实验证明,利用该控制系统对行波型超声波电机进行速度与定位控制,其速度的快速性与定位的精确性可以得到保证。 展开更多
关键词 超声波电机 行波 控制策略 定位控制系统 速度控制 控制方法 PID控制 模糊自适应 模糊控制 快速性
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超声波电机谐振升压式驱动技术研究 被引量：32
3
作者 顾菊平 胡敏强 +4 位作者 石斌 莫岳平 金龙 徐志科 王心坚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第8期49-52,共4页
该文通过超声波电机的等效电路,提出了无变压器驱动的谐振升压式驱动电路。对该电路进行理论分析和PSPICE仿真后,得出输出电压同驱动占空比的关系近似为线性,同串联电感的平方根成反比,并通过实验对仿真结果进行了验证。应用此电路驱动... 该文通过超声波电机的等效电路,提出了无变压器驱动的谐振升压式驱动电路。对该电路进行理论分析和PSPICE仿真后,得出输出电压同驱动占空比的关系近似为线性,同串联电感的平方根成反比,并通过实验对仿真结果进行了验证。应用此电路驱动定子直径为30mm的环形行波超声波电机,证明此电路在超声波电机的小功率驱动控制中具有实用性和可靠性。与目前通常采用变压器的超声波电机控制器相比,使用该电路装置的体积比原来至少可以减少1/3,重量减轻1/2,制作成本降低1/5,便于集成化生产。 展开更多
关键词 超声波电机 谐振 升压式驱动技术 等效电路
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超声电动机模型分析的研究 被引量：20
4
作者 胡敏强 顾菊平 +4 位作者 莫岳平 金龙 王心坚 徐志科 石斌 《微电机》 2002年第1期6-10,22,共6页
针对超声电动机模型 ,第一次对其分析方法进行了对比分析 ,综合解析法 (能量法 )、有限元法和等效电路法的特点 ,建立了一套行之有效的行波超声电动机分析方法。并成功设计了专利产品——均压型行波超声电动机及其驱动控制器。该方法为... 针对超声电动机模型 ,第一次对其分析方法进行了对比分析 ,综合解析法 (能量法 )、有限元法和等效电路法的特点 ,建立了一套行之有效的行波超声电动机分析方法。并成功设计了专利产品——均压型行波超声电动机及其驱动控制器。该方法为超声电动机的驱动控制策略和控制方法的实现奠定了理论基础 ,为样机设计提供了实际经验 ,对我国超声电动机产业化及其原材料的国产化作了有效探索。 展开更多
关键词 超声电动机 模型分析 等效电路法 FEA
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一种新型圆柱定子3自由度球形压电超声电机 被引量：19
5
作者 金龙 胡敏强 +3 位作者 顾菊平 莫岳平 徐志科 王心坚 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期620-623,共4页
3自由度超声电机利用圆柱定子的 3种同频共振模态 ( 2个正交的弯曲摇摆振动和 1个纵向振动 ) ,两两分别叠加、合成 ,通过摩擦驱动球转子分别绕 3个轴旋转 .根据这一原理可将该电机改装成多自由度直线电机 .通过有限元方法设计定子的结... 3自由度超声电机利用圆柱定子的 3种同频共振模态 ( 2个正交的弯曲摇摆振动和 1个纵向振动 ) ,两两分别叠加、合成 ,通过摩擦驱动球转子分别绕 3个轴旋转 .根据这一原理可将该电机改装成多自由度直线电机 .通过有限元方法设计定子的结构和模态 ,利用阻抗测试方法测得的定子共振频率、模态与设计相符 ,同时测量了球转子绕 3个轴的转速特性 .为了提高 3自由度圆柱超声电机的定转子传动效率 。 展开更多
关键词 压电超声电机 圆柱型定子 3自由度 球转子
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行波超声波电机瞬态特性的测试及分析 被引量：22
6
作者 胡敏强 王心坚 +3 位作者 金龙 王敏才 徐志科 顾菊平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第23期120-125,共6页
瞬态响应特性是超声波电机的一项重要性能指标。通过主要由光电编码器和数字示波器组成的测试系统,对直径60mm行波超声波电机的瞬态响应特性进行测试,测得超声波电机启动和断电自锁时定子振动和转速变化的过程。利用测试数据和建立定、... 瞬态响应特性是超声波电机的一项重要性能指标。通过主要由光电编码器和数字示波器组成的测试系统,对直径60mm行波超声波电机的瞬态响应特性进行测试,测得超声波电机启动和断电自锁时定子振动和转速变化的过程。利用测试数据和建立定、转子接触面上力的传递、转子内力的传递、定、转子振动耦合特性等力学模型,对行波超声波电机的瞬态特性进行理论分析。这些分析为超声波电机的深入研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 超声波电机 瞬态特性 测试系统 力学分析
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双转子柱体超声波电机运行机理与实验研究 被引量：18
7
作者 莫岳平 胡敏强 +3 位作者 金龙 徐志科 顾菊平 王心坚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期84-87,共4页
环形行波型超声波电机小直径条件下,输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的,定子的直径越小,摇头振动的幅值越大,因而,小直径时更能显示出这种电机的优越性。... 环形行波型超声波电机小直径条件下,输出性能逐渐失去低速大扭矩的特点。而柱体弯曲振动超声波电机是靠圆柱定子端部的摇头振动并通过摩擦来驱动转子的,定子的直径越小,摇头振动的幅值越大,因而,小直径时更能显示出这种电机的优越性。该文阐述了双转子柱体弯曲振动超声波电机的运行机理,证明了定子表面质点运动轨迹为一椭球;利用ANSYS有限元软件分析了电机的弯曲振动模态;用阻抗特性分析仪分析了电机的阻抗特性和相位特性;制作了直径为20mm、有两个转子的柱体弯曲振动超声波电机, 并对其输出特性进行了测试,最大转矩达0.16Nm、最高转速为220r/min。 展开更多
关键词 环形行波型超声波电机 运行机理 实验研究 有限元方法 定子 双转子柱体超声波电机
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基于有限元法的行波型超声波电机阻抗特性分析 被引量：14
8
作者 徐志科 胡敏强 +2 位作者 金龙 顾菊平 王心坚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第18期131-134,共4页
利用有限元方法对行波型超声波电机的阻抗特性进行定量分析.以直径为60mm的行波型超声波电机为例,建立了电机定子的有限元分析模型,分析了在20～50kHz频率范围内,超声波电机定子的输入阻抗随频率变化的规律.此外,介绍了一种基于虚拟仪... 利用有限元方法对行波型超声波电机的阻抗特性进行定量分析.以直径为60mm的行波型超声波电机为例,建立了电机定子的有限元分析模型,分析了在20～50kHz频率范围内,超声波电机定子的输入阻抗随频率变化的规律.此外,介绍了一种基于虚拟仪器技术的超声波电机阻抗测量方法,在20～50kHz的频率范围对该电机定子阻抗进行了测试.结果表明,利用有限元法计算得到的电机定子阻抗特性与实际测量值相符. 展开更多
关键词 超声波电机 行波型 有限元 输入阻抗 虚拟仪器
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振动模态与超声波电机性能关系的研究 被引量：14
9
作者 莫岳平 胡敏强 +4 位作者 金龙 顾菊平 石斌 王心坚 徐志科 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期7-11,共5页
振动模态选择是超声波电机设计的重要环节 ,也是影响电机性能的重要因素。本文介绍了超声波电机振动模态形式及其选择的原则。采用有限元分析方法计算了所设计电机的振动模态和共振频率 ;用阻抗特性分析仪测量了不同模态对应的共振频率 ... 振动模态选择是超声波电机设计的重要环节 ,也是影响电机性能的重要因素。本文介绍了超声波电机振动模态形式及其选择的原则。采用有限元分析方法计算了所设计电机的振动模态和共振频率 ;用阻抗特性分析仪测量了不同模态对应的共振频率 ,其结果与有限元分析结果一致。 展开更多
关键词 超声波电机 振动模态 输出特性 有限元分析
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超声波电动机定子支撑对其性能影响的有限元分析 被引量：14
10
作者 徐志科 胡敏强 +1 位作者 金龙 莫岳平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期10-14,共5页
行波型超声波电动机的定子支撑对其振动模态影响很大,其厚度、位置以及长度的变化直接影响到电动机的振型,从而对超声波电动机的运行特性、输出特性有较大的影响。本文以直径为100mm的行波型超声波电动机定子为例,利用有限元方法分析了... 行波型超声波电动机的定子支撑对其振动模态影响很大,其厚度、位置以及长度的变化直接影响到电动机的振型,从而对超声波电动机的运行特性、输出特性有较大的影响。本文以直径为100mm的行波型超声波电动机定子为例,利用有限元方法分析了超声波电动机在其支撑影响下的振动模态变化,并进一步分析其对电动机性能的影响。 展开更多
关键词 超声波电动机 定子支撑 有限元分析
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短柱型超声波电机两相振动频率的简并 被引量：11
11
作者 莫岳平 金龙 +1 位作者 胡敏强 徐志科 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期115-118,共4页
柱体型超声波电机依靠圆柱定子的弯曲振动驱动转子旋转。柱体型结构电机的激振效率高,装配工艺简单,有着十分广阔的应用前景。该文研究的是一种新型短柱型超声波电机,介绍了它的结构和运行机理;分析了不同边界条件下该电机的振动特性;... 柱体型超声波电机依靠圆柱定子的弯曲振动驱动转子旋转。柱体型结构电机的激振效率高,装配工艺简单,有着十分广阔的应用前景。该文研究的是一种新型短柱型超声波电机,介绍了它的结构和运行机理;分析了不同边界条件下该电机的振动特性;采用弹性支撑和改变压电陶瓷激振方式,实现了电机两相振动频率的简并。 展开更多
关键词 短柱型超声波电机 两相振动频率 激振效率 结构型式 微特电机
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行波超声波电机非参数辨识模型 被引量：11
12
作者 王心坚 金龙 +3 位作者 尧波 胡敏强 徐志科 顾菊平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第18期83-89,共7页
超声波电机的输出特性与驱动频率呈非线性关系。同时在驱动频率切换期间,振动的初始状态对转速变化过程也会产生影响。行波超声波电机(traveling-wave ultrasonic motor,TUSM)动态过程与切换频率前后值的选取及频率变化方向有关。将TUS... 超声波电机的输出特性与驱动频率呈非线性关系。同时在驱动频率切换期间,振动的初始状态对转速变化过程也会产生影响。行波超声波电机(traveling-wave ultrasonic motor,TUSM)动态过程与切换频率前后值的选取及频率变化方向有关。将TUSM频率阶跃响应过程近似线性化,利用系统辨识中的非参数建模方法,建立在特定切换频率条件下的二阶线性模型。在TUSM工作范围内,辨识若干组不同切换频率条件下的近似二阶线性模型,将这些模型的参数进行二维或三维拟合,得到了一个关于TUSM传递函数的多输入多输出模型。利用60mm行波超声波电机作为研究实例,实验与仿真结果表明,模型计算值与实测值接近,表明建模方法可行。 展开更多
关键词 超声波电机 传递函数 系统辨识 动态模型 频率变化
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超声波电机自激振荡驱动电路的变频控制特性 被引量：10
13
作者 甘云华 金龙 +3 位作者 王心坚 顾菊平 徐志科 胡敏强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期93-97,共5页
针对单相超声波电机的自激振荡驱动电路,重点分析了电路选频网络中不同元件参数对电路自激选频特性的影响,建立了电机动态阻抗变化特征、电路自激信号频率和电路参数之间的一个方程组,得出在超声波电机的工作频率范围内,电路自激频率随... 针对单相超声波电机的自激振荡驱动电路,重点分析了电路选频网络中不同元件参数对电路自激选频特性的影响,建立了电机动态阻抗变化特征、电路自激信号频率和电路参数之间的一个方程组,得出在超声波电机的工作频率范围内,电路自激频率随选频网络中下端电阻的增大而增大,随电感的增大而减小,实验结果与理论推导基本相符。电路中选择不同的电阻和电感值可以实现调频,即对超声波电机的变频控制。在电机稳定工作点的一定频带范围内电路可以实现自动频率跟踪功能。 展开更多
关键词 单相 超声波电机 自激振荡 调频 频率跟踪
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基于LabVIEW超声马达谐振频率的实验研究 被引量：9
14
作者 顾菊平 秦申蓓 +4 位作者 金龙 胡敏强 莫岳平 王心坚 徐志科 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第8期91-95,共5页
该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析,采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统,自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位,得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高,谐振频... 该文对超声马达谐振频率的时效性及不同预压力、电压激励下谐振频率特性的理论分析,采用基于LabVIEW开发平台的阻抗测试系统,自动测量超声马达阻抗特性、谐振频率及其相位,得出超声马达的谐振频率一般会随着预压力的增大而变高,谐振频率和品质因数随着激励的增加而减小,随测试时间而略有变化,并在RTWUM60样机上得到了实验验证,其输出曲线和数据对于超声马达谐振频率的获取、等效电路的导出、马达参数的识别及相应的控制策略均有重要指导意义。 展开更多
关键词 超声马达 谐振频率 实验 LABVIEW 阻抗测试系统 高频机械振动
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材料对超声电动机性能的影响及其选择 被引量：7
15
作者 莫岳平 胡敏强 +4 位作者 石斌 金龙 顾菊平 王心坚 徐志科 《微电机》 2002年第1期41-44,共4页
超声电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应 ,将电能转换为机械能的一种压电换能器 ,因而压电材料对电动机的性能起着至关重要的作用。超声电动机是靠摩擦驱动 ,将定子的振动能转换为转子的旋转机械能。而压电片与定子、摩擦材料与转子的连... 超声电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应 ,将电能转换为机械能的一种压电换能器 ,因而压电材料对电动机的性能起着至关重要的作用。超声电动机是靠摩擦驱动 ,将定子的振动能转换为转子的旋转机械能。而压电片与定子、摩擦材料与转子的连接都要靠胶完成。因此 ,摩擦材料、胶粘剂也是影响电动机性能的重要材料。文中结合系列环形行波型超声电动机样机制作的成功经验 ,分析了这些材料对超声电动机性能的影响 。 展开更多
关键词 超声电动机 材料选择 性能影响 压电陶瓷 逆压电效应
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一种新型双定子三自由度超声波电机特性研究 被引量：8
16
作者 徐志科 金龙 +1 位作者 胡敏强 顾菊平 《微电机》 北大核心 2009年第4期27-29,共3页
提出了一种新的方法对圆柱定子三自由度超声波电机施加预压力,用两个定子夹持一个转子来驱动电机。这种方法通过两个定子夹持一个转子,并施加一定的预压力,然后在两个转子上同时施加激励电压,由两个定子同时驱动转子,不仅能够施加较大... 提出了一种新的方法对圆柱定子三自由度超声波电机施加预压力,用两个定子夹持一个转子来驱动电机。这种方法通过两个定子夹持一个转子,并施加一定的预压力,然后在两个转子上同时施加激励电压,由两个定子同时驱动转子,不仅能够施加较大的预压力,而且还能够减少预压力引起的摩擦力损耗,提高了电机的输出力矩。给出了电机结构及其优化方法,最后对电机输出特性进行了测量,验证了该方法的正确性。 展开更多
关键词 超声波电机 双定子 三自由度 输出特性 测量
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一种正交型压电位移放大机构的研究 被引量：9
17
作者 徐志科 鄢珂 金龙 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第2期207-209,212,共4页
叠层型压电陶瓷利用逆压电效应可得到精确的微位移量,用作执行器。基于正交三角放大原理设计了一种微位移放大机构。通过有限元法分析设计放大机构,使其将叠层型压电微位移器的位移量放大。研制了样机,并对其进行静、动态性能实验。实... 叠层型压电陶瓷利用逆压电效应可得到精确的微位移量,用作执行器。基于正交三角放大原理设计了一种微位移放大机构。通过有限元法分析设计放大机构,使其将叠层型压电微位移器的位移量放大。研制了样机,并对其进行静、动态性能实验。实验结果表明,该机构各项指标均达到设计要求,证明了设计理论的正确性。 展开更多
关键词 放大机构 压电叠层 正交放大
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行波型超声波电机定转子接触粘滑分布特性 被引量：9
18
作者 蒋春容 胡敏强 +1 位作者 金龙 徐志科 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期48-53,共6页
考虑了摩擦层剪切变形,对行波型超声波电机定转子接触区域内的粘滑分布特性进行研究。首先假设超声波电机定转子接触区域内完全为粘滞分布的情况下,求得接触区域内摩擦材料的切向应力;再与滑动摩擦应力进行比较,从而确定接触区域内粘滑... 考虑了摩擦层剪切变形,对行波型超声波电机定转子接触区域内的粘滑分布特性进行研究。首先假设超声波电机定转子接触区域内完全为粘滞分布的情况下,求得接触区域内摩擦材料的切向应力;再与滑动摩擦应力进行比较,从而确定接触区域内粘滑分布情况及其分布规律,并根据所获得的粘滑分布计算电机运行性能。最后,对理论分析的结果进行实验验证,实验结果与理论分析结果相吻合,验证了理论分析的正确性,为超声波电机的设计与分析提供了理论依据。 展开更多
关键词 超声波电机 定转子 接触 粘滑分布
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数学建模:高职数学教改的突破口 被引量：8
19
作者 徐志科 《职业教育研究》 2007年第8期100-101,共2页
本文分析了高职院校开展数学建模教育的原因,讨论了在高等职业教育的数学教育中融入数学建模内容的必要性、可行性与实现的途径,并根据教学实践,介绍了在高等数学教学中渗透数学建模思想的一些实践与认识,并提出了要注意的几个问题。
关键词 高等职业教育 数学建模
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基于H_∞混合灵敏度方法的超声波电机调速控制 被引量：8
20
作者 潘鹏 徐志科 +4 位作者 金浩 金龙 陈爽 黄帆 冷静雯 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期881-885,共5页
为提高行波型超声波电机转速跟踪的准确性和平稳性,改善因调频调速非线性带来的调速性能变化,将H∞混合灵敏度方法应用于转速控制器的设计.采用参数辨识法建立电机的频率转速模型,线性化得到电机的标称模型,将静态模型的非线性转化为标... 为提高行波型超声波电机转速跟踪的准确性和平稳性,改善因调频调速非线性带来的调速性能变化,将H∞混合灵敏度方法应用于转速控制器的设计.采用参数辨识法建立电机的频率转速模型,线性化得到电机的标称模型,将静态模型的非线性转化为标称模型的增益摄动,将动态模型的参数变化转化为标称模型的高阶未建模误差,把电机的转速模型表示为标称模型与误差模型和.根据模型误差界和调速性能指标,求取混合灵敏度加权函数,将控制器设计转化为标准的H∞优化问题,通过Matlab工具求解鲁棒控制器.仿真验证了转速闭环的稳定鲁棒性,使用数字信号处理芯片TMS320F28335在实际控制回路中实现该控制器,并测试电机调速性能.实验结果表明,鲁棒控制器应用于超声波电机调速系统可以取得良好的控制效果. 展开更多
关键词 超声波电机 H∞鲁棒控制 混合灵敏度 转速控制
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