面向精密转台的成组超声波电机驱动系统设计

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1、硕士学位论文面向精密转台的成组超声波电机驱动系统设计AGROUPOFULTRASONICMOTORDRIVINGSYSTEMDESIGNFORPRECISIONTURNTABLE刘方兴哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP23学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开学术硕士学位论文面向精密转台的成组超声波电机驱动系统设计硕士研究生：刘方兴导师：邹丽敏教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TP23U.D.C.:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAGROUPOFULTRASONICMOTORDRIVINGSYSTEMDESIGNFORPRECISIONTURNTABLECandidate：LiuFangxingSupervisor：Prof.ZouLiminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentSc

3、ienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticMeasurementandControlDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文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

4、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

5、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

6、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-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractNowdays,theprecisi

7、onturntablehaveanincreasinglywideapplicationinaerospace,instrumentation,precisionmachineryandsomeotherfields.Italsopalysanimportantroleinsomeareas.Conventionalturntableisusuallydrivenbyelectromagneticmotors.andthecoilandwindinginelectromagneticmotors

8、wouldproduceelectromagneticradiationwhilewhichwillaffectothercontrollingsystems.Themotorwouldalsocausegreatfluctuationatthemomentofwhenthemotorstartsorstops,whichwillhaveasignificantimpactonthemeasurementequipmentontheturntable.Basedontheaboveshortco