旋转型行波超声波电动机磨损控制研究

    对旋转型行波超声波电动机进行了磨损试验，针对试验中超声波电动机失效的现象，结合接触模型，分析旋转型超声波电动机定/转子的粘滑摩擦模型。根据该模型定/转子在同一时刻不同位置具有不同摩擦状态，采用固定参数PID控制法和专家PID控制法，对超声波电动机进行实时调节控制，并对试验超声波电动机定子和转子的磨损现象进行分析。试验结果对比表明，该专家PID控制可以有效降低超声波电动机的磨损。

    旋转型行波超声波电动机是一种利用行波连续推动转子运行的新型超声波电动机。它有别于传统的电磁效应式电机，超声波电动机利用压电陶瓷的逆压电效应进行驱动，具有惯性小、响应快、低速大转矩、无电磁干扰、无输入电机自锁等优点，在超高精密测量仪器、智能机器人、航空航天、汽车专用电器等非连续运动领域拥有广阔的应用前景，近年来已成为几点领域的一个研究热点，倍受科技人员的关注。如何提高超声波电动机寿命，研究超声波电动机定转子接触界面，降低超声波电动机的磨损是超声波电动机研究的一个重要课题。要研究超声波电动机磨损，需要对超声波电动机的摩擦接触面模型进行分析。目前超声波电动机的接触模型有许多，但是除了南京航空航天大学的赵向东等学者提出超声波电动机非线性摩擦接触模型，其他大多数模型都是基于线性模型。国内外学者对此进行了大量的研究工作，但大多数没有考虑超声波电动机定/转子的接触形态，主要集中在超声波电动机定转子的摩擦材料特性。本文根据超声波电动机非线性模型中粘滑现象，应用接触模型，对试验超声波电动机进行分析，提出超声波电动机定转子摩擦的复合状态物理模型，应用固定参数PID和专家PID控制法，并通过两台超声波电动机的磨损试验来验证，提出适合减小超声波电动机磨损的控制方法。