面向精密转台的成组超声波电机驱动系统设计

发布时间：2017-10-23 05:29

  本文关键词：面向精密转台的成组超声波电机驱动系统设计

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【摘要】：现今精密转台在航空航天、仪器仪表、精密机械等领域应用越来广泛,在部分领域发挥着极其重要的作用。传统转台一般是由电磁电机驱动,但传统电磁电机含有线圈和绕组等结构,电机工作时会产生电磁辐射,会影响其他控制系统;电机在启动或停止会产生较大波动,对转台上的测试设备产生很大影响。基于以上传统电机驱动的缺点,本文采取新型电机驱动转台,即超声波电机驱动。超声波电机有电磁兼容性好、断电自锁、响应速度快等特点,可用于精密转台的驱动。本课题主要完成的工作如下:通过对转台驱动的要求,选取夹心结构的超声波电机振子,在此基础上确定了电机的基本组成部分。通过对电机各组成部分的功能分析,确定各部分的结构形式。对电机驱动端质点进行运动轨迹分析,确定电机激励信号的形式。确定激励信号的输入方法,使电机驱动断电的运动振幅最大,并分析电机在一个周期内的运行原理。根据电机各部分的功能选择合适的材料,对电机进行仿真分析。根据单个振子的一阶纵振频率确定电机的大体长度,对左右振子耦合之后对电机进行模态分析与谐响应分析,确定电机的具体尺寸。设计单个超声波电机测试系统,测试电机的电学参数及工作频率,分析电机的运行特性;设计成组超声波电机驱动转台测试系统的机械机构,搭建实验平台和电学控制系统,检验电机装配对转台本身参数带来的影响;对转台速度、定位噪声等参数进行测试,分析整个制系统的性能,验证此驱动控制方式的正确性。对电机进行实验测试。电机工作频率为40KHz,符合频率设计要求。分析电机的频率、电压以及预压力对电机速度的影响,测试电机直线运动最大速度为0.48m/s。对转台系统分析测试,电机装配会使转台的径向回转误差和倾角回转误差变大。对转台的速度进行测试,转台的最大速度为15.8r/min,符合转台的速度要求。对系统定位噪声进行测试,其噪声极小,符合预期要求。
【关键词】：精密转台 夹心结构振子 超声波电机
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM359.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景和研究意义9-10
• 1.2 超声波电机的概述10-12
• 1.2.1 超声波电机定义10
• 1.2.2 超声波电机的特点10-11
• 1.2.3 超声波电机的分类11-12
• 1.3 超声波电机的发展状况12-18
• 1.3.1 国外超声波电机发展状况12-14
• 1.3.2 国内超声波电机发展状况14-15
• 1.3.3 超声电机应用15-17
• 1.3.4 超声波电机发展趋势17-18
• 1.4 课题主要研究内容18-19
• 第2章 超声波电机理论分析19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 压电材料及基本特性分析19-21
• 2.3 超声波电机结构选择21-22
• 2.4 超声波电机结构方案分析22-26
• 2.5 超声波电机驱动机理分析26-27
• 2.6 超声波电机运行原理27-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 超声波电机有限元仿真分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 超声波电机材料选择30-32
• 3.2.1 压电材料的选取30-31
• 3.2.2 其余构件材料选取31-32
• 3.3 超声波电机仿真设计32-41
• 3.3.1 超声波电机设计相关原则32-33
• 3.3.2 超声波电机仿真分析33-41
• 3.3.3 超声波电机结构参数41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 超声波电机实验系统设计43-49
• 4.1 引言43
• 4.2 机械系统设计43-47
• 4.2.1 单个电机测试系统设计43-44
• 4.2.2 成组超声波电机实验平台设计44-45
• 4.2.3 超声波电机的等效模型45-47
• 4.2.4 控制系统设计47
• 4.3 本章小结47-49
• 第5章 实验与分析49-62
• 5.1 引言49
• 5.2 单个电机实验及分析49-55
• 5.2.1 超声波电机的装配49-50
• 5.2.2 电机电学参数分析50-51
• 5.2.3 电机振动速度测试51-53
• 5.2.4 电机直线速度测试53-55
• 5.3 成组超声电机平台实验55-61
• 5.3.1 转台回转误差测量55-58
• 5.3.2 转台速度58-60
• 5.3.3 转台定位噪声测试60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：1081832