[發(fā)明專利]一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010589014.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111697873B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊鍇;林夏萍;梁晶;董硯;孫鶴旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/12
• 分類號(hào): H02N2/12;H02N2/14;H02N2/16;H02P23/12;H02P23/14
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

1.一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)該方法所用到的設(shè)備包括FPGA、霍爾電流傳感器、電壓分壓采樣電阻、高速ADC、H橋驅(qū)動(dòng)電路、行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)，其步驟如下：

第一步，利用FPGA控制霍爾電流傳感器、電壓分壓采樣電阻，以4MHz采樣頻率對(duì)行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸出電壓、電流實(shí)現(xiàn)采樣，通過高速ADC實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，并計(jì)算電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)速度；

第二步，將第一步中計(jì)算出的電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)速度作為滑模觀測(cè)器輸出量的真實(shí)值，以構(gòu)建振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器；

第三步，證明第二步設(shè)計(jì)的振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器的穩(wěn)定性和收斂性；

所述第二步中的建立振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器的具體過程為：

TWUSM滿足以下機(jī)電耦合方程式：

TWUSM兩相振動(dòng)模態(tài)獨(dú)立觀測(cè)，單相機(jī)電耦合方程式：

其中m、d、c、Θ分別為定子兩相的模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)阻尼、模態(tài)剛度以及機(jī)電耦合系數(shù)，f_c為定子、轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的模態(tài)力；

依據(jù)式(3)，建立狀態(tài)方程式：

其中模態(tài)力f_c不可測(cè)，但其滿足|f_c|d，有界；且考慮到參數(shù)易受環(huán)境影響，令將擾動(dòng)項(xiàng)及不可測(cè)項(xiàng)合并為且|h(t,x,u)|≤D，重寫狀態(tài)方程為：

其中M＝[01]；

依據(jù)式(5)建立振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，在當(dāng)前時(shí)刻，即kT時(shí)刻，通過FPGA控制霍爾電流傳感器以4MHz的采樣頻率對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的輸出電流實(shí)現(xiàn)采樣，利用高速ADC實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換并傳回FPGA，獲得電機(jī)的兩相電流i＝[i_A,i_B]，振動(dòng)模態(tài)速度計(jì)算模塊根據(jù)壓電振子方程(1)計(jì)算電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)速度，即并將其作為滑模觀測(cè)器輸出量的真實(shí)值以構(gòu)建振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器；

其中R_d、C_d為介電損耗電阻及靜態(tài)電容；u＝[u_A,u_B]，為驅(qū)動(dòng)電壓；w＝[w_A,w_B]，為兩相定子振動(dòng)模態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，電機(jī)參數(shù)利用導(dǎo)納圓法測(cè)得。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，所述振動(dòng)模態(tài)滑模觀測(cè)器通過FPGA實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)選用型號(hào)TRUM60A。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，霍爾電流傳感器型號(hào)為HCS-LTS06A。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波型旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)定子振動(dòng)模態(tài)觀測(cè)方法，其特征在于，F(xiàn)PGA為Altera?cyclone?IV系列。