本文關(guān)鍵詞：超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：作為一種新型的電機(jī)，超聲電機(jī)與傳統(tǒng)電磁電機(jī)在運(yùn)行機(jī)理上有著很大的不同。由于超聲電機(jī)有著很強(qiáng)的非線性特征，因此在控制時(shí)，要求該控制器能夠控制非線性特征很強(qiáng)的對(duì)象，并且要求其具有很好的環(huán)境適應(yīng)性。又因?yàn)槌曤姍C(jī)的是容性負(fù)載，工作頻率處于超聲頻段，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有一定的相位差，這就要求其驅(qū)動(dòng)電源能夠輸出多相具有一定相位差、同頻率、等幅值，并且頻率可達(dá)到20kHz以上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。同時(shí)，要求其輸出有效值在幾十到一百多伏之間，輸出功率在100W以上。 在本文中，通過建立彎振復(fù)合型超聲電機(jī)的接觸模型，得出了彎振復(fù)合型超聲電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間接觸的非線性的結(jié)論。接著，又建立了壓電陶瓷材料在自由狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)模型，通過該模型分析了在不同材料參數(shù)條件下的壓電陶瓷輸出能力的非線性特征。之后，又分析了超聲電機(jī)在運(yùn)行過程中的損耗，以及溫度對(duì)于壓電陶瓷材料各項(xiàng)參數(shù)的影響。從建立的方程式中得出了超聲電機(jī)運(yùn)行過程中的溫升也是造成其非線性特征的原因之一的結(jié)論。 之后，針對(duì)超聲電機(jī)非線性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法對(duì)超聲電機(jī)進(jìn)行控制。由于導(dǎo)師學(xué)習(xí)對(duì)的數(shù)量過多且可能存在噪聲點(diǎn)，因此通過聚類減少了需處理的對(duì)象數(shù)量，并且濾除了噪聲點(diǎn)。該聚類算法能夠使得聚類結(jié)果盡可能的少，并且簇中任意兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的距離都小于某個(gè)設(shè)定的門檻值。完成聚類后，基于設(shè)定的模糊規(guī)則，構(gòu)建了合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且利用聚類結(jié)果和BP學(xué)習(xí)算法進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。針對(duì)BP算法學(xué)習(xí)收斂速度較慢的特點(diǎn)，，研究了不同的學(xué)習(xí)步長(zhǎng)函數(shù)，并且找出了能夠使得誤差函數(shù)收斂速率相對(duì)最快的學(xué)習(xí)步長(zhǎng)函數(shù)。 此外，本文還研制了超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包含信號(hào)發(fā)生模塊、前置放大和隔離模塊、功率放大模塊。對(duì)于信號(hào)發(fā)生模塊，在本文中基于DDS信號(hào)發(fā)生技術(shù)，利用AD9852芯片發(fā)出了兩相頻率可調(diào)、初始相位可調(diào)的正弦信號(hào)。此外，利用運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行了前置放大，并且利用HCNR200光電隔離芯片對(duì)驅(qū)動(dòng)電源強(qiáng)電和弱電部分進(jìn)行了隔離。最后，利用PA85芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行了功率放大處理。在設(shè)計(jì)和仿真了各個(gè)模塊之后，搭建了實(shí)物電路，并且進(jìn)行了超聲電機(jī)實(shí)際驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
[Abstract]:As a new type of motor , the ultrasonic motor and the traditional electromagnetic motor have different operating mechanism . As the ultrasonic motor has strong nonlinear characteristics , it is required that the controller can control the object with strong nonlinearity and has a good environmental adaptability because of the capacitive load , the operating frequency is in the ultrasonic frequency band , and the driving signal has a certain phase difference , and the driving power supply can output the driving signal with a certain phase difference , the same frequency and the like , and the frequency can reach more than 20kHz . In this paper , the nonlinear characteristics of the contact between the stator and rotor of the bending vibration composite ultrasonic motor are obtained by establishing the contact model of the bending vibration composite ultrasonic motor . Then , the nonlinear characteristics of the output power of the piezoelectric ceramic material under the condition of different material parameters are analyzed by this model . A fuzzy neural network control method is adopted to control the ultrasonic motor . As a result , the number of objects to be processed is reduced by the fuzzy neural network control method . As a result , the number of objects to be processed is reduced by clustering , and the noise point is filtered out . The clustering algorithm can make the clustering result be as few as possible , and the distance between any two data points in the cluster is less than a certain threshold value . After the clustering is completed , the learning step function of different learning steps is studied based on the set fuzzy rules . The driving circuit of ultrasonic motor is developed in this paper . The driving circuit includes signal generating module , preamplifier and isolation module and power amplification module . The signal generation module is based on DDS signal generation technology .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM301.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 魏守水,張玉林,趙淳生;模糊控制原理在超聲馬達(dá)定位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2002年03期

2 潘炳松 ,許明 ,潘錦;DDS芯片AD9852及其應(yīng)用[J];電子技術(shù);2002年04期

3 朱磊;;DDS芯片AD9852的應(yīng)用問題分析[J];電子器件;2008年04期

4 趙淳生;面向21世紀(jì)的超聲電機(jī)技術(shù)[J];中國工程科學(xué);2002年02期

5 馬麗;DDS芯片AD9852及其應(yīng)用[J];國外電子測(cè)量技術(shù);2003年05期

6 柳彥平;王文杰;談恒貴;;數(shù)據(jù)挖掘空間聚類[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年35期

7 劉泉鳳,陸蓓,王小華;文本挖掘中聚類算法的比較研究[J];計(jì)算機(jī)時(shí)代;2005年06期

8 曹樹謙,陳予恕;壓電超聲電機(jī)的非線性動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2005年02期

9 孫吉貴;劉杰;趙連宇;;聚類算法研究[J];軟件學(xué)報(bào);2008年01期

10 李福良;基于PA85的新型壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源[J];壓電與聲光;2005年04期

本文編號(hào)：1419536