【摘 要】
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现有的宏微驱动通常采用宏驱动与微驱动相互独立和叠加的方式,使用音圈电机和压电电机共同驱动,引起系统体积庞大、结构复杂、不易集成化,因此需要在前人研究的精密定位系统的基础上,研究一种结构简单、易于集成的新型精密定位系统。V型超声电机起制动特性快、输出功率大、无电磁干扰和断电自锁等优点,与现有宏微驱动控制平台比较也具有体积小、结构简单、易于集成化和控制等特点。鉴于此,本文利用V型超声电机作为研究对象,
【基金项目】
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广东省自然科学基金项目（项目编号 2018B030311028）；
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现有的宏微驱动通常采用宏驱动与微驱动相互独立和叠加的方式,使用音圈电机和压电电机共同驱动,引起系统体积庞大、结构复杂、不易集成化,因此需要在前人研究的精密定位系统的基础上,研究一种结构简单、易于集成的新型精密定位系统。V型超声电机起制动特性快、输出功率大、无电磁干扰和断电自锁等优点,与现有宏微驱动控制平台比较也具有体积小、结构简单、易于集成化和控制等特点。鉴于此,本文利用V型超声电机作为研究对象,在已有宏驱动基础上,施加直流激励,实现宏微驱动,论文主要工作如下:（1）利用三维建模软件对V型复合振子的四种夹角分别为60°、90°、120°、180°的进行建模,利用有限元分析软件ANSYS对电机进行激励运动分析,分析夹角改变驱动足振幅和运动轨迹影响,通过仿真实验发现当复合振子夹角为60°时,电机动子的速度偏小;当复合振子夹角为180°时,动子速度增加;当电机复合振子夹角为90°时,电机的输出速度及输出力均较大;（2）分别对四种不同夹角的复合振子施加交流和交流加直流激励进行仿真实验分析,研究不同激励下,动子输出位移、速度及推力变化规律,并对电机的结构进行了优化;（3）建立了电机在宏运动的动力学模型,分析了宏驱动电机原理;（4）通过样机实验研究对宏驱动的行程、驱动力、速度及精度进行测试并进行了实验数据分析,对预紧力与谐振频率的关系进行了实验测试及分析,通过步进运动,施加方波和正弦波激励下,测得动子位移量以及驱动足振幅和脉冲个数的关系。实验结果表明,V型直线型超声电机在宏微驱动的激励下,基本能够实现大行程的宏驱动和高精度的微驱动,初步实现V型超声电机大行程精密定位。
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