空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法
2023-09-20 18:07:55 1
專利名稱：空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法
技術領域：
本發明涉及超聲波電機控制領域，特別是一種空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法。
背景技術：
環形行波超聲波電機是目前使用比較多的一種超聲波電機，其控制的實質在於改變行波的波幅、速度和質點的橢圓軌跡，對應的三個基礎控制量是電壓幅值、頻率和時間相位差。三個基礎控制量對應的控制特性各不相同，各有優缺點，常用的控制方案是將電壓、頻率、相位三種控制方式結合起來，合適的做法是，在利用電壓和頻率實現電機本體控制的基礎上，利用相位實現伺服輸出控制。但是由於其對應不同量綱的控制量，因此在同一時間點同時施加三種控制手段是困難的，故三種或多種控制特性組合很難實現。
發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，提供可以實現空間幅相控制的環形行波超聲波電機控制方案。本發明採用以下技術方案:一種空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，超聲波電機壓電陶瓷包括A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷，A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長，A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷採用四分之一行波波長的壓電片極化分區，並且沿順時針方向，各區的壓電陶瓷極化分區的極化方向均按「++ —一」依次排列；所述壓電陶瓷採用電源一、電源二、電源三、電源四激勵，電源一和電源二按順時針方向間隔作用於A區壓電陶瓷的各極化分區，電源三和電源四按順時針方向間隔作用於B區壓電陶瓷的各極化分區，電源一和電源二具有相同時間相位，電源三和電源四具有相同時間相位，電源三和電源四的時間相位與電源一和電源二相差n/2，電源一和電源四具有相同的電壓幅值a，電源二和電源三具有相同的電壓幅值b，電壓幅值b為控制量，調節範圍為[-1，1]，電壓幅值a為關聯控制量按函數關係跟隨電壓幅值b變化。進一步地，電壓幅值a和電壓幅值b滿足am+ b |m = 1 (m > 0，m關2)，實現am+1 b |m=1 (m > 0，m關2)的幅相控制。進一步地，電壓幅值a滿足a = 1，實現a = 1幅相控制。在控制量電壓幅值b的調節範圍內，隨著|b|的增加，電機轉速速率是單調上升的。進一步地,當電壓幅值a保持正值,通過電壓幅值b在正負間的切換改變電機的轉向。本發明的原理:空間調相環形行波超聲波電機以電壓幅值b為控制量，電壓幅值a
為關聯控制量,其行波幅值為
權利要求
1.一種空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，超聲波電機壓電陶瓷包括A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷，A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長，A區壓電陶瓷和B區壓電陶瓷採用四分之一行波波長的壓電片極化分區，並且沿順時針方向，各區的壓電陶瓷極化分區的極化方向均按「++ —一」依次排列；所述壓電陶瓷採用電源一、電源二、電源三、電源四激勵，電源一和電源二按順時針方向間隔作用於A區壓電陶瓷的各極化分區，電源三和電源四按順時針方向間隔作用於B區壓電陶瓷的各極化分區，電源一和電源二具有相同時間相位，電源三和電源四具有相同時間相位，電源三和電源四的時間相位與電源一和電源二相差n/2，電源一和電源四具有相同的電壓幅值a，電源二和電源三具有相同的電壓幅值b，其特徵在於，電壓幅值b為控制量，調節範圍為[_1，1]，電壓幅值a為關聯控制量按函數關係跟隨電壓幅值b變化。
2.根據權利要求1所述的空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，其特徵在於，電壓幅值a和電壓幅值b滿足am+|b|m= l，m>0，m關2，實現am+|b|m= I的幅相控制。
3.根據權利要求1所述的空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，其特徵在於，電壓幅值a滿足a=l，實現a= I的幅相控制。
4.根據權利要求1所述的空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，其特徵在於，電壓幅值a保持正值，通過電壓幅值b在正負間的切換改變電機的轉向。
全文摘要
本發明公開了空間調相環形行波超聲波電機的幅相控制方法，採用的電機壓電陶瓷分為A區和B區壓電陶瓷，壓電陶瓷每個極化分區的寬度為四分之一行波波長，極化方向順時針依次按「++－－」排列，A區和B區壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長。A區和B區壓電陶瓷各施加兩個電源，共四個電源。同一區的兩個電源具有相同的時間相位，不同的電壓幅值，不同區的電源時間相位相差π/2，同一區彼此相距二分之一行波波長的壓電陶瓷極化分區上的電壓幅值相同。利用電壓幅值，同時影響空間調相環形行波超聲波電機的空間移相角和行波幅值兩個基礎控制量，按一定規律將這兩個基礎控制量的控制特性按一定的形式組合起來，可以形成各種新的控制特性。
文檔編號H02N2/14GK103107735SQ20131003689
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者金龍, 陸旦宏, 王瑞霞, 徐志科, 胡敏強 申請人:東南大學