| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第12-30页 |
| 1.1 超声波电机的发展背景 | 第12-13页 |
| 1.1.1 压电材料的主要发展历程 | 第12页 |
| 1.1.2 超声波电机的主要发展历程 | 第12-13页 |
| 1.2 超声波电机的分类与应用 | 第13-18页 |
| 1.2.1 超声波电机的分类 | 第13-15页 |
| 1.2.2 超声波电机的应用 | 第15-18页 |
| 1.3 超声波电机的研究现状 | 第18-27页 |
| 1.3.1 驱动技术的发展现状 | 第18-21页 |
| 1.3.2 运动伺服控制的发展现状 | 第21-27页 |
| 1.4 本文的研究内容与意义 | 第27-30页 |
| 1.4.1 研究内容 | 第27-28页 |
| 1.4.2 研究意义 | 第28-30页 |
| 第2章 环形行波型超声波电机的运动机理分析 | 第30-50页 |
| 2.1 行波型超声波电机的结构 | 第30页 |
| 2.2 压电陶瓷的换能机理与机电等效 | 第30-39页 |
| 2.2.1 PZT的铁电性与压电性 | 第31-33页 |
| 2.2.2 定子的机电类比与阻抗分析 | 第33-36页 |
| 2.2.3 行波型超声波电机的压电陶瓷结构 | 第36-39页 |
| 2.3 定子的结构与表面质点运动 | 第39-43页 |
| 2.3.1 定子的结构与振型 | 第39-41页 |
| 2.3.2 定子表面质点的运动 | 第41-43页 |
| 2.4 转子的受力分析与运动状态 | 第43-47页 |
| 2.4.1 转子与定子的单点接触假设 | 第43-45页 |
| 2.4.2 定转子多点接触分析 | 第45-47页 |
| 2.5 超声波电机的调速机理 | 第47-49页 |
| 2.5.1 驱动频率对电机转速的影响 | 第48-49页 |
| 2.5.2 驱动电压幅值对电机转速的影响 | 第49页 |
| 2.5.3 驱动相位差对电机转速的影响 | 第49页 |
| 2.6 本章小结 | 第49-50页 |
| 第3章 超声波电机驱动电源设计 | 第50-69页 |
| 3.1 推挽型超声波电机驱动电路设计 | 第51-64页 |
| 3.1.1 驱动电路拓扑与电路工作状态 | 第51-53页 |
| 3.1.2 滤波式驱动电路设计 | 第53-56页 |
| 3.1.3 谐振式驱动电路设计 | 第56-57页 |
| 3.1.4 升压变压器的设计 | 第57-60页 |
| 3.1.5 驱动电路样机制作与电机驱动测试 | 第60-64页 |
| 3.2 直接数字频率合成(DDS)电机驱动系统设计 | 第64-68页 |
| 3.2.1 直接数字频率合成原理 | 第64-66页 |
| 3.2.2 基于DDS的电机驱动系统结构 | 第66-67页 |
| 3.2.3 电机驱动实验波形 | 第67-68页 |
| 3.3 本章小结 | 第68-69页 |
| 第4章 超声波电机鲁棒调速控制系统 | 第69-85页 |
| 4.1 超声波电机鲁棒转速控制的应用背景 | 第69-70页 |
| 4.2 H_∞鲁棒控制原理 | 第70-75页 |
| 4.2.1 系统范数、加权函数与性能指标 | 第70-72页 |
| 4.2.2 摄动系统H_∞鲁棒控制的标准形式 | 第72-73页 |
| 4.2.3 经典模型摄动跟踪控制向鲁棒控制标准型的转化 | 第73-75页 |
| 4.2.4 鲁棒控制器的求解 | 第75页 |
| 4.3 超声波电机的S/T控制 | 第75-84页 |
| 4.3.1 超声波电机的标称转速模型与模型摄动界 | 第75-79页 |
| 4.3.2 性能加权函数的选择 | 第79-80页 |
| 4.3.3 控制器求解与系统仿真 | 第80-83页 |
| 4.3.4 控制器的实现与实验结果 | 第83-84页 |
| 4.4 本章小结 | 第84-85页 |
| 第5章 超声波电机位置-速度伺服控制系统 | 第85-97页 |
| 5.1 电机位置转速伺服控制的背景 | 第85-86页 |
| 5.2 位置-转速伺服控制策略 | 第86-88页 |
| 5.2.1 位置转速串级控制 | 第86-87页 |
| 5.2.2 位置转速分时复用控制 | 第87-88页 |
| 5.3 电机的启停特性与伺服控制规律 | 第88-90页 |
| 5.3.1 启动位置过冲与目标转速门限 | 第88-90页 |
| 5.3.2 分时复用位置转速控制流程 | 第90页 |
| 5.4 超声波电机二维伺服平台设计 | 第90-94页 |
| 5.4.1 超声波电机伺服平台的结构 | 第91-92页 |
| 5.4.2 双驱动器之间的频率干扰与抑制 | 第92页 |
| 5.4.3 基于电流反馈的控制器保护回路 | 第92-93页 |
| 5.4.4 基于UDP通信的上位机控制系统 | 第93页 |
| 5.4.5 目标位置的采集与插值 | 第93-94页 |
| 5.5 位置转速分时复用控制实验结果 | 第94-96页 |
| 5.6 本章小结 | 第96-97页 |
| 第6章 超声波电机微位移驱动与精密伺服控制 | 第97-116页 |
| 6.1 超声波电机微位移驱动与精密定位方法 | 第97-99页 |
| 6.1.1 激励元的构成与微位移驱动原理 | 第97-98页 |
| 6.1.2 精确定位控制系统的设计方法 | 第98-99页 |
| 6.2 超声波电机精密定位装置与实验 | 第99-105页 |
| 6.2.1 超声波电机精密定位系统的构成 | 第99-100页 |
| 6.2.2 电机角位移响应模型 | 第100-101页 |
| 6.2.3 粗调定位对微调定位的影响 | 第101-102页 |
| 6.2.4 分段微调定位控制策略 | 第102-103页 |
| 6.2.5 精确定位控制实验结果 | 第103-105页 |
| 6.3 微步进模式下的超低转速控制方法 | 第105-107页 |
| 6.3.1 转速控制的控制量和转速指标 | 第105-106页 |
| 6.3.2 步进运行转速控制系统的设计 | 第106-107页 |
| 6.4 超低转速控制的实验方法 | 第107-115页 |
| 6.4.1 激励元时间间隔的确定 | 第107-108页 |
| 6.4.2 电机转速观测的平滑滤波 | 第108-109页 |
| 6.4.3 电机的低转速模型 | 第109-110页 |
| 6.4.4 变速积分/PI转速控制器 | 第110-113页 |
| 6.4.5 超声波电机低转速控制实验结果 | 第113-115页 |
| 6.5 本章小结 | 第115-116页 |
| 第7章 并联型超声波电机的设计与驱动 | 第116-123页 |
| 7.1 多定转子力矩叠加原理 | 第116-117页 |
| 7.1.1 胡克定律 | 第116-117页 |
| 7.1.2 库伦摩擦定律 | 第117页 |
| 7.2 并联电机的结构 | 第117-118页 |
| 7.3 并联电机的样机与驱动 | 第118-122页 |
| 7.3.1 部件的制备与选择 | 第118-120页 |
| 7.3.2 驱动电路的构成 | 第120-121页 |
| 7.3.3 并联电机的机械特性 | 第121-122页 |
| 7.4 本章小结 | 第122-123页 |
| 第8章 总结与展望 | 第123-124页 |
| 8.1 论文的主要工作 | 第123页 |
| 8.2 进一步的研究方向 | 第123-124页 |
| 致谢 | 第124-125页 |
| 参考文献 | 第125-131页 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 | 第131-132页 |
| 一、发表论文 | 第131-132页 |
| 二、发明专利 | 第132页 |