專利名稱：空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是一種空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法。
背景技術(shù)：
環(huán)形行波超聲波電機(jī)是目前使用比較多的一種超聲波電機(jī)，其控制的實(shí)質(zhì)在于改變行波的波幅、速度和質(zhì)點(diǎn)的橢圓軌跡，對(duì)應(yīng)的三個(gè)基礎(chǔ)控制量是電壓幅值、頻率和時(shí)間相位差。三個(gè)基礎(chǔ)控制量對(duì)應(yīng)的控制特性各不相同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，常用的控制方案是將電壓、頻率、相位三種控制方式結(jié)合起來(lái)，合適的做法是，在利用電壓和頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)本體控制的基礎(chǔ)上，利用相位實(shí)現(xiàn)伺服輸出控制。但是由于其對(duì)應(yīng)不同量綱的控制量，因此在同一時(shí)間點(diǎn)同時(shí)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(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供可以實(shí)現(xiàn)空間幅相控制的環(huán)形行波超聲波電機(jī)控制方案。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，超聲波電機(jī)壓電陶瓷包括A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷，A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長(zhǎng)，A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷采用四分之一行波波長(zhǎng)的壓電片極化分區(qū)，并且沿順時(shí)針方向，各區(qū)的壓電陶瓷極化分區(qū)的極化方向均按“++ —一”依次排列；所述壓電陶瓷采用電源一、電源二、電源三、電源四激勵(lì)，電源一和電源二按順時(shí)針方向間隔作用于A區(qū)壓電陶瓷的各極化分區(qū)，電源三和電源四按順時(shí)針方向間隔作用于B區(qū)壓電陶瓷的各極化分區(qū)，電源一和電源二具有相同時(shí)間相位，電源三和電源四具有相同時(shí)間相位，電源三和電源四的時(shí)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(diào)節(jié)范圍為[-1，1]，電壓幅值a為關(guān)聯(lián)控制量按函數(shù)關(guān)系跟隨電壓幅值b變化。進(jìn)一步地，電壓幅值a和電壓幅值b滿足am+ b |m = 1 (m > 0，m關(guān)2)，實(shí)現(xiàn)am+1 b |m=1 (m > 0，m關(guān)2)的幅相控制。進(jìn)一步地，電壓幅值a滿足a = 1，實(shí)現(xiàn)a = 1幅相控制。在控制量電壓幅值b的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，隨著|b|的增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速速率是單調(diào)上升的。進(jìn)一步地,當(dāng)電壓幅值a保持正值,通過(guò)電壓幅值b在正負(fù)間的切換改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的原理:空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)以電壓幅值b為控制量，電壓幅值a
為關(guān)聯(lián)控制量,其行波幅值為
權(quán)利要求
1.一種空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，超聲波電機(jī)壓電陶瓷包括A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷，A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長(zhǎng)，A區(qū)壓電陶瓷和B區(qū)壓電陶瓷采用四分之一行波波長(zhǎng)的壓電片極化分區(qū)，并且沿順時(shí)針方向，各區(qū)的壓電陶瓷極化分區(qū)的極化方向均按“++ —一”依次排列；所述壓電陶瓷采用電源一、電源二、電源三、電源四激勵(lì)，電源一和電源二按順時(shí)針方向間隔作用于A區(qū)壓電陶瓷的各極化分區(qū)，電源三和電源四按順時(shí)針方向間隔作用于B區(qū)壓電陶瓷的各極化分區(qū)，電源一和電源二具有相同時(shí)間相位，電源三和電源四具有相同時(shí)間相位，電源三和電源四的時(shí)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，其特征在于，電壓幅值b為控制量，調(diào)節(jié)范圍為[_1，1]，電壓幅值a為關(guān)聯(lián)控制量按函數(shù)關(guān)系跟隨電壓幅值b變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，其特征在于，電壓幅值a和電壓幅值b滿足am+|b|m= l，m>0，m關(guān)2，實(shí)現(xiàn)am+|b|m= I的幅相控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，其特征在于，電壓幅值a滿足a=l，實(shí)現(xiàn)a= I的幅相控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，其特征在于，電壓幅值a保持正值，通過(guò)電壓幅值b在正負(fù)間的切換改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。
全文摘要
本發(fā)明公開了空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的幅相控制方法，采用的電機(jī)壓電陶瓷分為A區(qū)和B區(qū)壓電陶瓷，壓電陶瓷每個(gè)極化分區(qū)的寬度為四分之一行波波長(zhǎng)，極化方向順時(shí)針依次按“++－－”排列，A區(qū)和B區(qū)壓電陶瓷空間相差四分之一行波波長(zhǎng)。A區(qū)和B區(qū)壓電陶瓷各施加兩個(gè)電源，共四個(gè)電源。同一區(qū)的兩個(gè)電源具有相同的時(shí)間相位，不同的電壓幅值，不同區(qū)的電源時(shí)間相位相差π/2，同一區(qū)彼此相距二分之一行波波長(zhǎng)的壓電陶瓷極化分區(qū)上的電壓幅值相同。利用電壓幅值，同時(shí)影響空間調(diào)相環(huán)形行波超聲波電機(jī)的空間移相角和行波幅值兩個(gè)基礎(chǔ)控制量，按一定規(guī)律將這兩個(gè)基礎(chǔ)控制量的控制特性按一定的形式組合起來(lái)，可以形成各種新的控制特性。
文檔編號(hào)H02N2/14GK103107735SQ20131003689
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者金龍, 陸旦宏, 王瑞霞, 徐志科, 胡敏強(qiáng) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)