1-1前言一般人所能夠感受到聲音的頻率約介於5H2-20KHz，超音波（Ultrasonic wave）即爲(wèi)頻率超過20KHz以上的音波或機(jī)械振動，因此超音波馬達(dá)就是利用超音波的彈性振動頻率所構(gòu)成的制動力。超音波馬達(dá)的內(nèi)部主要是以壓電陶瓷材料作爲(wèi)激發(fā)源，其成份是由鉛（Pb）、結(jié)（Zr）及鈦（Ti）的氧化物皓鈦酸鉛（Lead zirconate titanate，PZT）製成的。將歷電材料上下方各黏接彈性體，如銅或不銹鋼，並施以交流電壓於壓電陶瓷材料作爲(wèi)驅(qū)動源，以激振彈性體，稱此結(jié)構(gòu)爲(wèi)定子（Stator），將其用彈簧與轉(zhuǎn)子Rotor）接觸，將所産生摩擦力來驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由於壓電材料的驅(qū)動能量很大，並足以抗衡轉(zhuǎn)子與定子間的正向力，雖然伸縮振幅大小僅有數(shù)徵米（um）的程度，但因每秒之伸縮達(dá)數(shù)十萬次，所以相較於同型的電磁式馬達(dá)的驅(qū)動能量要大的許多。超音波馬達(dá)的優(yōu)點爲(wèi)：1，轉(zhuǎn)子慣性小、響應(yīng)時間短、速度範(fàn)圍大。2，低轉(zhuǎn)速可產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)換效率。3，不受磁場作用的影響。4，構(gòu)造簡單，體積大小可控制。5，不須經(jīng)過齒輸作減速機(jī)構(gòu)，故較爲(wèi)安靜。實際應(yīng)用上，超音波馬達(dá)具有不同於傳統(tǒng)電磁式馬達(dá)的特性，因此在不適合應(yīng)用傳統(tǒng)馬達(dá)的場合，例如：間歇性運動的裝置、空間或形狀受到限制的場所；另外包括一些高磁場的場合，如核磁共振裝置、斷層掃描儀器等。所以未來在自動化設(shè)備、視聽音響、照相機(jī)及光學(xué)儀器等皆可應(yīng)用超音波馬達(dá)來取代。
標(biāo)簽： 超聲波電機(jī)
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無速度傳感器矢量控制原理與實踐
上傳時間： 2013-06-15
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無速度傳感器矢量控制原理與實踐
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專輯類-傳感器專輯-87冊-901M 無速度傳感器矢量控制原理與實踐-148頁-1.8M.pdf
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該文主要研究的是感應(yīng)電動機(jī)無速度傳感器矢量控制變頻調(diào)速及參數(shù)辨識.首先,利用坐標(biāo)變換的方法推導(dǎo)出感應(yīng)電動機(jī)在兩相殂止和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型,并對電機(jī)動態(tài)特性進(jìn)行了仿真.用矢量控制理論和電壓解耦的方法建立了轉(zhuǎn)差型電壓喬量解耦控制系統(tǒng).利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法和模型參考自適應(yīng)(MRAS)的方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速辨識,仿真結(jié)果驗證了辨識方法是可行的.利用系統(tǒng)固有了硬件資源(如PWM逆變器、微機(jī)控制系統(tǒng))發(fā)出一定規(guī)則的脈沖實現(xiàn)電動機(jī)參數(shù)的靜態(tài)測試,仿真結(jié)果表明它能為矢量控制系統(tǒng)提供較高精度的電機(jī)參數(shù),具有一定的實際意義.為了實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速高速響應(yīng)的目標(biāo),用大規(guī)模數(shù)字信號處理器DSP產(chǎn)現(xiàn)系統(tǒng)控制,文中給出了控制思想.
標(biāo)簽： 速度傳感器 矢量控制系統(tǒng) 參數(shù)辨識
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步電機(jī)是同步電機(jī)的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機(jī)相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護(hù)更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機(jī)軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進(jìn)不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機(jī)研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機(jī)無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機(jī)是一個強(qiáng)耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機(jī)方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機(jī)系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。擴(kuò)展卡爾曼濾波器將電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進(jìn)行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機(jī)實際運行狀態(tài)進(jìn)行比較，證明了擴(kuò)展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴(kuò)展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴(kuò)展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機(jī)為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機(jī)狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強(qiáng)大的運算能力，通過檢測電機(jī)相電流，實時估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機(jī)控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機(jī)無速度傳感器控制方面的性能進(jìn)行進(jìn)一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)；無速度傳感器；卡爾曼濾波
標(biāo)簽： 卡爾曼 濾波算法 永磁同步電機(jī)
上傳時間： 2013-04-24
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異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制技術(shù)提高了交流傳動系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。準(zhǔn)確辨識電機(jī)轉(zhuǎn)速是實現(xiàn)無速度傳感器矢量控制的關(guān)鍵。 本文對無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，建立了異步電動機(jī)無速度傳感器電壓解耦矢量控制系統(tǒng)和基于模型參考自適應(yīng)(MRAS)的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)。基于MRAS的無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)利用電動機(jī)定子電壓方程和電流方程得到電動機(jī)轉(zhuǎn)速的模型參考自適應(yīng)辨識算法，在此基礎(chǔ)上建立了一個改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識數(shù)學(xué)模型，并利用Matlab軟件對基于該速度辨識模型的無速度傳感器異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)在不同的情況下進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究。仿真結(jié)果驗證了該改進(jìn)的變參數(shù)MRAS速度辨識模型具有令人滿意的辨識精度和動態(tài)性能。 基于MRAS的轉(zhuǎn)速估算理論從本質(zhì)上來說屬于基于電機(jī)理想模型的轉(zhuǎn)速估算方案，該方法依賴于電機(jī)參數(shù)，而電機(jī)參數(shù)在電機(jī)運動過程中變化很大，因而給出了對電機(jī)的一些定、轉(zhuǎn)子參數(shù)進(jìn)行實時辨識方法，以保持系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能。 在傳統(tǒng)型模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)中原有的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用一個具有在線學(xué)習(xí)能力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代，提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計方法，并給出了速度估計器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法。最后對基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有良好的性能。 簡單介紹了基于DSP的異步電機(jī)無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計。
上傳時間： 2013-05-30
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic motors，簡稱USM)是一種全新原理的直接驅(qū)動電機(jī)，它利用壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)激發(fā)的超聲振動作為驅(qū)動力，通過定轉(zhuǎn)子間的摩擦力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動。與傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，它具有低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續(xù)運動領(lǐng)域、精密控制領(lǐng)域比傳統(tǒng)的電磁電機(jī)性能優(yōu)越得多。超聲波電機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設(shè)備、智能機(jī)器人等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，近年來倍受科技界和工業(yè)界的重視，成為當(dāng)前機(jī)電控制領(lǐng)域的一個研究熱點。 本文主要以行波型超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制技術(shù)為研究對象，引入嵌入式系統(tǒng)理念，設(shè)計并制作了超聲波電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，并對超聲波電機(jī)的速度與定位控制做了深入的研究。本文主要研究內(nèi)容及成果如下： 介紹了超聲波電機(jī)的工作原理、特點及其應(yīng)用前景，總結(jié)了國內(nèi)外超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，以及今后我國超聲波電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展方向，明確了本文的研究內(nèi)容。 結(jié)合嵌入式系統(tǒng)特點及其開發(fā)方法，詳細(xì)介紹了超聲波電機(jī)嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計過程，并總結(jié)了硬件、軟件的調(diào)試過程。最后，對所設(shè)計系統(tǒng)性能進(jìn)行了實驗測試和數(shù)據(jù)分析。 采用DDS技術(shù)解決超聲波電機(jī)所需要的高頻驅(qū)動電源和數(shù)字控制的問題。本文設(shè)計的以ARM控制器為核心，頻率、相位、幅值均可調(diào)的雙通道信號發(fā)生器，具有頻率和相位差控制精度高的特點。 本文介紹了速度與位置的常用控制策略。設(shè)計并搭建了基于增量式PID的速度和基于模糊PID的位置控制系統(tǒng)。速度控制采用增量式PID調(diào)節(jié)，其控制策略簡單、易行，通過實驗選擇合適的參數(shù)能適應(yīng)一般的控制精度要求。定位控制則采用模糊PID控制策略，該策略將模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型、收斂速度快的特點與PID簡單易行、能消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點相結(jié)合，改善了模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能，使電機(jī)定位控制精度達(dá)到0.0880。
上傳時間： 2013-07-16
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