多自由度球形裹夹型行波超声波电机阻尼增强型精准定位控制方法

多自由度球形裹夹型行波超声波电机具有可多自由度旋转、结构体积小、不受电磁干扰等特点,可被应用于航天、机器人等特殊场景。但球形裹夹式设计以及超声波电机的特性,导致此电机结构需同时应对模型非线性、转动阻尼低、轴间耦合严重以及运转范围受限等问题。电机转子定位控制过程中振荡和偏差问题突出。因此,为实现精准的定位控制,并避免电机的超速运转可能造成的过热和卡死问题,文中提出一种适用于多自由度球形裹夹型行波超声波电机的阻尼增强型精准定位控制方法。该方法可实现电机精准定位控制,并同时对转子进行定量增阻与转速约束,有效避免运转中的振动和过速。此外,针对裹夹型行波超声波电机的多轴耦合性和模型非线性等问题,采用状态扩张观测器对模型非线性状态进行估计,实现模型的线性化和轴间的解耦处理,便于控制的设计与实现。最后,通过精准定位和抗扰实验验证该方法的有效性。

行波型三自由度超声波球电机的静力学问题

多自由度超声波球电机适用于机器人的肩腕关节驱动.文中分析了三自由度超声波球电机的原理和结构,指出其存在的基本问题;建立了三自由度超声波球电机的坐标变换关系,通过转子受力的力平衡方程,给出转子球心的位移和定转子接触面转子形变量及其力分布的关系式,以此为基础讨论了这种电机的基本关系.