新型多通道舵机控制的微小型超声电机的研究

发布时间：2020-04-05 15:50

【摘要】：本课题是在国家自然科学基金资助项目(编号:51575259);机械结构力学及控制国家重点实验室(南京航空航天大学)自主研究课题资助(编号:0315K01);和973项目的资助下开展的研究。制导武器在现代战争中扮演着越来越重要的角色,对各种微小、精密和高性能的执行机构提出了广泛需求。本文针对小口径制导弹药的需求背景,利用超声电机结构简单、响应速度快(毫秒级)、位移分辨率高(微米级)、控制精度好以及无需减速机构等特点,提出了三种多通道舵机控制用微小型超声电机。分别针对特定的微小超声电机,经过结构动力学分析和设计,加工出了原理样机,随后进行了集成装配和调试,并测得机械输出特性。推动了小口径制导武器的发展。本文的主要内容概括如下:1、明确了研究目的和研究意义,了解了微小型超声电机和制导子弹的国内外研究现状以及取得的成果,明确了制导弹药对舵机提出的要求。2、设计了一种基于双弯曲模态电机定子结构及夹持方式,利用有限元计算开展了对定子的结构动力学设计,加工了原理样机并得到了电机的输出特性数据。随后将此电机运用到四通道独立控制的系统集成上,设计了多通道舵机控制装置,并开展了舵机控制试验。3、提出了一种基于圆板振动和悬臂粮弯振模态的多通道舵机控制的微小型超声电机,开展了结构动力学分析和工作模态设计,实现了一个电机就可以控制多通道的定子结构构想。利用有限元计算开展了对定子的结构动力学设计,加工了原理样机并得到了电机的输出特性数据。4、基于shaking beam原理对多通道控制的超声电机进行设计,实现了四通道独立驱动,根据谐响应分析绘出了驱动面的三维空间椭圆运动轨迹。加工了原理样机并得到了电机的输出特性数据。
【图文】：

研究现状设计灵活，在微小化上引起专家学者的高度不错的成绩。早期，，东京大学就研制出了一电机的定子直径仅为 2.4mm，长度 10mm，以达到 880 r / min，力矩为 7 N m。电机圆筒型定子上，十字均匀分布四个电极，在两对陶瓷可激励出圆筒型定子的弯曲振动，定子摇头运动，原理如图 1.4 所示。2000 年步缩小[22]。定子换能器 转子2 弹簧图 1.3 东京大学研制的电机构型图

图 1.6 Penns. State 大学的电机实物区极化的 PZT 管作为定子，研制出了微型杆式超声电分区极化的 PZT 管，依次分别施加相位相差90 的激电极（如 13 或 24）使 PZT 管产生弯曲振动，两种弯ZT 管端部可驱动转子旋转。电机的最高转速可
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ410.3

【参考文献】

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本文编号：2615206