超声波电机

摘要： 超声波电机的输入输出变量呈现强非线性特性,其速度-力矩之间存在迟滞,且随着驱动频率和负载等因素改变,用通常的辨识难以取得满意的效果。针对超声波电机的速度-力矩迟滞,使用基于递归神经网络和李亚普诺夫稳定性的方法,可以在一定程度上反映电机的迟滞特性。整个系统使用基于半实物仿真的超声波电机测试平台,其中迟滞辨识采用递归神经网络辨识器(RNNI)。由于RNNI的参数可以在线进行调整,因此当电机输入输出参数发生变化时,通过改变RNNI的参数可以实现不同迟滞特性的辨识,同时利用李亚普诺夫稳定性方法进行RNNI的参数调整。实验结果表明,递归神经网络辨识器通过改变神经网络参数对超声波电机迟滞可以进行有效的辨识,MSE小于6×10-4,不同负载下辨识误差小于0.11。

摘要： 鉴于超声波电机转子转速快速稳定的要求,结合两相行波超声波电机的固有特点,建立了相应的数学模型。并结合相移PWM的两相H桥控制电路,设计了基于双反馈的两相行波超声波电机转子转速稳定控制策略,实现了超声波电机转子转速快速稳定的功能。利用Matlab/Simulink仿真工具搭建了相应的仿真模块,对所设计的转速稳定策略进行了仿真分析与验证。仿真波形中各物理量的变化趋势满足实际物理量之间的数学关系,转子转速能在给定的阶跃扰动下快速稳定下来,从而证明了所建数学模型的正确性、转速稳定策略的有效性;为两相行波超声波电机的生产设计奠定了理论基础。

摘要： Langevin夹心式结构被广泛应用于超声波电机定子结构设计中,其压电振子工作于厚度方向振动模态,现有等效电路模型由于没有充分考虑压电振子固有损耗特性,因此无法实现对机械品质因数的准确评估。为此,该文首先建立压电振子含三类损耗的解耦机电等效电路模型,研究压电振子三类固有损耗对机械品质因数的影响规律;再进一步建立Langevin夹心式结构的机电等效电路模型,分析材料特性参数和结构参数对于共振频率、反共振频率和有效机电耦合系数等关键性能指标的影响。最后制作Langevin夹心式结构性样机,并分别对其阻抗-频率特性和振动特性进行测试,通过实验结论证实理论模型的准确性。该研究通过揭示压电振子固有损耗对其输出特性的差异性影响规律,为设计具有高机械品质因数的振子结构,并进一步开发高性能超声波电机提供理论支撑。

摘要： 超声波电机采用超声波振动原理工作,体积小、重量轻,不受电磁干扰,也不产生电磁干扰,实用性强,应用领域广.对超声波电机的驱动电路、控制方法进行分析研究并得出结论,为深入研究超声波电机提供参考.

摘要： 针对小型化超声波电机应用前景,重点解决超声波电机驱动电路小型化难题,采用谐振升压驱动原理,完成超声波电机驱动器小型化.小型超声波电机驱动器应用谐振升压驱动技术和半桥逆变技术优化了驱动方案,减省了难以小型化的变压器,有效地缩减了驱动电路体积.从超声波电机等效电路建模与LC谐振电路分析出发,研究了驱动电路输出波形、最佳匹配电感的选取以及真实电感对驱动输出的影响,并借助Matlab/Simulink仿真平台分析了谐振升压输出波形.最后通过实验验证了谐振升压电路对柱状行波型超声波电机的驱动性能.实验结果表明,谐振升压驱动电路驱动器性能达标,且比传统变压器式驱动电路体积大幅降低.

摘要： 使用数学公式推导法对超声波电机进行建模分析,搭建了超声波电机的简化数学模型,分别探究了不同负载、预压力和驱动电压对超声波电机机械特性的影响及超声波电机相关参数的变化对其动态特性的影响.最后通过搭建超声波电机的实验测试平台,对超声波电机的转速和机械特性进行测试对比,并分析了误差产生的原因,为超声波电机的控制器和驱动器的研制打下了基础.

摘要： 本文分析了定子的振动、定转子的法向接触和切向摩擦,考虑了定子齿结构,采用解析法建立了环形行波超声波电机定转子接触摩擦模型。基于所建立的模型,分析了定子表面质点与转子间的接触时间和切向摩擦力以及电机的转矩-转速特性。此外,也对考虑定子齿结构和忽略定子齿结构的模型计算结果进行对比,结果显示,在相同的预压力下,考虑定子齿结构时,定子表面质点与转子的接触时间比忽略定子齿结构时要长,而且转矩-转速特性的计算结果要低于忽略定子齿结构时的计算结果。最后,将理论计算结果与实验结果进行了对比,考虑定子齿结构时的计算结果比忽略定子齿结构时更接近实验值,说明考虑定子齿结构的接触摩擦模型能准确地反映定转子间的接触和摩擦特性。

摘要： 超声波电机的时变非线性运行特征,使其不易得到期望的运动控制性能.本文将一种含状态反馈的非因果迭代学习控制器应用于超声波电机转速控制,并针对转速接近给定值时持续下降的问题,尝试将状态反馈替换为转速反馈、误差反馈.实验结果表明,采用当前转速或误差代替状态变量来构成实时反馈,能够消除转速持续下降的现象,保证了学习过程的渐进收敛,转速的动态响应性能在迭代学习过程中逐渐趋好,并对负载间歇跳变等外加非重复扰动具有适应能力.

摘要： 超声波电机的运行过程具有明显的非线性特征,影响电机控制精度.超声波电机Hammerstein模型中的非线性环节,反映了电机控制关系中非线性的主要特征.通过求取模型非线性环节的逆函数,实现对控制非线性的有效补偿,简化控制器设计,有利于提高控制性能.基于非线性逆补偿,给出一种迭代学习转速控制方法,并进行实验研究.实验表明了所述非线性逆补偿及控制方法的有效性.

摘要： 针对超声波电机的速度控制,本文提出使用基于递归神经网络和Lyapunov稳定性的控制算法,可以在一定程度上反映超声波电机的输入输出非线性关系.伺服系统的控制部分由递归神经网络辨识器(RNNI)和递归神经网络控制器(RNNC)组成.由于递归神经网络可以在线调整其参数值,因此当电机运行参数发生变化时,可以通过改变神经网络辨识参数来实现速度的快速跟踪,并通过Lyapunov稳定性进行控制参数调整.实验表明,使用递归神经网络和Lyapunov稳定性控制算法的伺服系统对超声波电机进行伺服控制,可以达到快速响应和高精度的控制效果.

摘要： 本文从行波型超声波电机的驱动电路和接触机理出发,对超声波电机进行了分析和介绍,并使用解析方法对电机进行建模.由于现有定转子建模未能充分考虑定子驱动时的不对称性和电机定转子接触的非线性,因此对其性能估算和瞬态响应不能在电机数学模型上充分体现.本文结合电机定子二相驱动的不对称性和定转子接触的非线性,提出其解析模型,并根据其模型对其瞬态特性进行计算.仿真和测试结果表明,改变定子二相电压、频率和相位可以改变电机的力矩特性、空载转速和启动特性.使用本文数学模型计算得到电机的堵转力矩和空载转速与实测值基本一致.最后使用dSPACE系统对电机进行了测试,初步验证了上述模型.

摘要： 超声波电机(Ultrasonic Motor,USM)具有明显的非线性和时变特性.线性模型难于准确表达超声波电机的非线性特性,通常需要采取变参数的模型形式,导致模型复杂化.直接采用适当的非线性模型形式来建立超声波电机的模型,可以得到更为简单、有效的电机模型.针对超声波电机位置控制需要,采用菌群觅食优化算法进行模型参数和阶次辨识,建立了以频率为输入、电机转轴位置为输出的超声波电机非线性Hamnerstein模型.模型计算数据与实测数据的比较,表明了所建模型的有效性.

摘要： 针对超声波电机具有的非线性、强耦合、快时变等不利于提高运动控制精度的问题,提出一种改进的MIT模型参考自适应控制策略,用于超声波电机的转速控制.该策略解决了MIT控制策略中参考模型不能自由设定的问题,用于超声波电机可以实现期望的转速控制性能.控制器的结构简单,自适应律的在线计算量与MIT控制策略相当,有效降低了系统复杂度.实验表明了所提控制策略的有效性.

摘要： 本文阐述了基于DSP的超声波电机(Ultrasonic Motor,USM)速度控制和定位控制的方法.针对超声波电机的非线性特点,通过分段PID控制算法,提高了电机的控制精度.实验分析了基于分段PID控制算法的超声波电机速度控制性能,并简要介绍了上位机控制界面.为进一步实现超声波电机超低转速和角秒级定位的伺服特性打下软硬件基础.

摘要： 超声波电机是强非线性时变系统,用常规的PID难以取得满意的效果.针对超声波电机的速度/位置伺服控制,本文提出使用基于自回归神经网络和Lyapunov稳定性的控制算法,可以在一定程度上反映超声波电机的输入输出非线性关系.由于自回归神经网络可以在线调整其参数值,因此当电机运行参数发生变化时,可以通过改变神经网络辨识参数来实现速度和位置的快速跟踪,并通过Lyapunov稳定性进行控制参数调整.研究表明,使用此算法的伺服系统对超声波电机进行伺服控制,可以达到快速响应和良好的控制效果.

摘要： 为解决超声波电机控制距离短、控制对象较少的问题,提出了一种以TC35、MSP430F2232和CC2500为核心的超声波电机无线远程控制系统.在设计了该系统的硬件电路后,通过IAREmbedded Workbench开发MSP430,Java Android ADT编写“智能家居远程控制系统”的软件平台,可以实时发送查询及控制指令,并能接收反馈信息.TC35通过GSM网络接收手机短信,与单片机进行串行通信,单片机通过AT指令控制GSM模块进行短信的读取和发送,再与无线模块进行SPI通信,向终端DSP发出命令,从而达到远程控制超声波电机的目的.该系统为超声波电机在电动窗帘等智能家居的应用奠定了基础.

摘要： 归纳并探讨了超声波电机摩擦材料的基本要求与国内外研究进展.基于行波型超声波电机驱动特点及运行规律,从摩擦学、接触力学和材料学3个方面,对超声波电机用摩擦材料的特殊要求进行了探讨,初步得出了超声波电机摩擦材料应具有优良的摩擦学、一定的接触变形和一定的结构特性3个方面的特殊要求.最后,针对超声波电机摩擦材料研究中存在的问题,提出了一些超声波电机摩擦材料的4条值得重视的研究方向,即建立更为完善的接触模型、研制针对多种环境下使用的多种系列摩擦材料、开发考察摩擦材料性能的专门试验设备与测试技术方法和寿命预测技术方法等.

摘要： 本文列举了超声波电机(USM)的关键部件电陶瓷与定子的粘接工艺,并提出膜状胶粘剂的工艺方案,以此提升USM压电陶瓷的粘接技术.

摘要： 目前考察超声波电机负载特性大多采用建立数学模型的方法,由于存在较多假设及过于简化超声波电机定转子接触模型,导致预测结果不准确.单纯用神经网络预测超声波电机负载特性又要求数据的完备性及大量试验.针对这些问题,提出了一种基于半监督学习理论、主动学习方法及神经网络的广义半监督学习模型.该模型结合数学模型与少量试验数据预测超声波电机的负载特性,经过对模型的优化,结果表明,广义半监督学习模型比数学模型准确,并且大大降低了试验成本,为研究超声波电机提供新思路,并为解决小样本预测问题提供了借鉴.

摘要： 超声波换能器具备挠性膜和设于挠性膜的压电元件，压电元件具有压电体和与压电体接触的第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，第一电极与第二电极在第一电极与第二电极之间夹着压电体而分离，并且在从压电体的厚度方向观察的俯视时重叠，第三电极与第四电极在第三电极与第四电极之间夹着压电体而分离，并且在俯视时重叠，第一电极与第三电极在俯视时分离，第二电极与第四电极在俯视时分离。

摘要： 超声波换能器具备挠性膜和设于挠性膜的压电元件，压电元件具有压电体和与压电体接触的第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极，第一电极与第二电极在第一电极与第二电极之间夹着压电体而分离，并且在从压电体的厚度方向观察的俯视时重叠，第三电极与第四电极在第三电极与第四电极之间夹着压电体而分离，并且在俯视时重叠，第一电极与第三电极在俯视时分离，第二电极与第四电极在俯视时分离。

摘要： 提供了一种超声波探头或光声探头、使用其的超声波诊断系统、超声波治疗系统、超声波诊断治疗系统以及超声波系统或光声系统。根据本发明的实施例，超声波探头或光声探头包括：第一发送接收单元，其将超声波信号或光声信号发送到对象；以及第二发送接收单元，其被布置成面对第一发送接收单元，并且接收穿过对象的超声波信号或光声信号。

摘要： 本发明涉及一种声波探针用组合物、使用声波探针用组合物的声波探针用硅酮树脂、声波探针及超声波探针、以及声波测定装置、超声波诊断装置、光声波测定装置及超声波内窥镜。本发明的目的在于提供可以较低地维持声波衰减量的同时，大幅提高硅酮树脂的硬度及机械强度即拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率、撕裂强度及耐磨损性的声波探针用组合物、使用声波探针用组合物的声波探针用硅酮树脂、声波探针、声波测定装置及超声波诊断装置。并且，提供能够提高将cMUT用作超声波诊断用换能器的超声波探针、光声波测定装置及超声波内窥镜中的灵敏度的声波探针用组合物及声波探针用硅酮树脂。本发明的声波探针用组合物，其含有聚硅氧烷混合物，该聚硅氧烷混合物包含具有乙烯基的聚硅氧烷、在分子链中具有两个以上Si‑H基的聚硅氧烷及一种以上无机化合物粒子，其中，无机化合物粒子的平均一次粒径小于25nm，并选自由氧化镁、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锆、氧化钡、氧化锡及氧化镱组成的组。

摘要： 一种超声波探头，具有：传感器、脉冲器、放大器及无线通信部；设置在脉冲器、放大器及无线通信部中的至少两处的多个温度检测部；及控制部。控制部将由多个温度检测部检测的温度与按照多个温度检测部的每个而设定的第1温度阈值进行比较。控制部根据多个温度检测部中的哪个温度检测部所检测的温度超过了第1温度阈值的信息，选择多个低耗电量工作模式中的一个低耗电量工作模式。之后，控制部将脉冲器、放大器及无线通信部中的至少一个从正常工作模式切换到所选择的低耗电量工作模式。据此，能够将超声波探头的表面温度设定为期望的温度。

摘要： 本发明提供一种超声波振子及使用超声波振子的超声波电机，上述超声波振子通过使压电元件同时产生第1振动模式及第2振动模式，来使摩擦突起部产生超声波椭圆振动，其特征在于，通过烧成而与上述压电元件一体形成上述摩擦突起部。

摘要： 本发明提供一种超声波振子及使用超声波振子的超声波电机，上述超声波振子通过使压电元件同时产生第1振动模式及第2振动模式，来使摩擦突起部产生超声波椭圆振动，其特征在于，通过烧成而与上述压电元件一体形成上述摩擦突起部。

摘要： 本发明提供一种超声波电机驱动装置及其直线超声波电机，所述超声波电机驱动装置包括压电陶瓷，以及贴合连接在所述压电陶瓷上的金属片；所述压电陶瓷分为A1区、A2区、B1区以及B2区，所述A1区与所述A2区相对设置且极化方向相反，所述B1区与所述B2区相对设置且极化方向相同。本发明将压电陶瓷分成A1区、A2区、B1区以及B2区四个区域，A1区与A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同，压电陶瓷施加激励电压后，A1区和A2区会产生左右伸缩的振动模态，B1区和B2区会产生上下运动的振动模态，压电陶瓷的点在两种振动叠加作用下会椭圆形运动，带动金属片做同样的运动实现驱动，结构简单。

摘要： 本申请公开了一种超声波电机定子及超声波电机，该超声波电机定子包括基板、设置在基板的正反两面的多个压电陶瓷以及多个金属块，基板的中部具有通孔，基板的正反两面均设置有环绕通孔的振动区以及振动区外围的线路区，压电陶瓷和金属块均位于振动区，压电陶瓷呈环形排布，形成位于基板正反两面的压电陶瓷环，金属块位于相邻的两压电陶瓷之间，金属块的高度小于压电陶瓷的高度，以使压电陶瓷环具有齿槽结构，其中，该超声波电机定子的齿槽不仅可以放大振动，还可以起到排屑作用，提高了对应超声波电机的扭矩及使用寿命。

摘要： 本实用新型提供一种超声波电机驱动装置及其直线超声波电机，所述超声波电机驱动装置包括压电陶瓷，以及贴合连接在所述压电陶瓷上的金属片；所述压电陶瓷分为A1区、A2区、B1区以及B2区，所述A1区与所述A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同。本实用新型将压电陶瓷分成A1区、A2区、B1区以及B2区四个区域，A1区与A2区相对设置且极化方向相反，B1区与B2区相对设置且极化方向相同，压电陶瓷施加激励电压后，A1区和A2区会产生左右伸缩的振动模态，B1区和B2区会产生上下运动的振动模态，压电陶瓷的点在两种振动叠加作用下会椭圆形运动，带动金属片做同样的运动实现驱动，结构简单。