超声波电机(Ultrasonic Motor, USM)是一种采用全新原理、利用特殊材料制成的新型电机。它利用压电陶瓷的逆压电效应产生超声频振动,进而通过定转子间的摩擦力来驱动转子。与传统电磁式电机相比,超声波电机具有结构紧凑、断电自锁、低速大转矩、响应速度快、控制精度高、噪声低、不产生电磁干扰等突出优点。因此,在航空航天、精密仪器仪表、医疗器械、智能机器人等领域有着广阔的应用前景。近年来,超声波电机倍受科技界和工业界的重视,为当前机电控制领域的一个研究热点。本文主要通过实验平台搭建研制超声波电机的速度控制系统与精密位置控制系统,为进一步研究提供实验手段。全文主要内容如下: 系统介绍了超声波电机的特点、研究历史和主要应用,概述了超声波电机驱动控制技术的研究现状。在介绍压电陶瓷逆压电效应与压电振子谐振特性的基础上,阐述了超声波电机的运行机理及调速原理。介绍了环状行波型超声波电机的基本结构及工作原理。研制了基于DSP 的超声波电机驱动控制系统,为超声波电机控制技术的研究提供了一个通用实验平台。通过光电编码器检测超声波电机的速度,研制了利用速度反馈来进行频率调整的频率跟踪控制器,实现了采用频率P 调节的超声波电机速度稳定性控制。实现了大外径(80mm)环状行波型超声波电机的高精度位置检测。研制了基于DSP的超声波电机位置控制系统,完成了采用相位差P 控制方案进行精密定位控制的实验研究。