纵扭型超声电机的实验研究

为提高纵扭型超声电机工作的稳定性,利用超声电机驱动实验平台和一台直径45mm的纵扭型超声电机,研究了预压力和驱动信号的变化对电机性能的影响。结果显示,预压力、两相驱动信号的幅值、频率和相位差等因素的变化会引起电机定子纵、扭振动相位差的变化,进一步引起电机转速和转矩的变化,使得电机不能稳定工作。通过对这些现象进行分析,认为将纵、扭共振频率调整得尽量一致,并采用调相调速有利于电机稳定工作。     

螺母型超声电机及其在透镜调焦中的应用

介绍了一种螺母型多面体螺纹驱动的直线超声电机. 该电机包括粘贴有压电元件的多边形金属螺母定子和带有外螺纹的转子, 其中转子与金属螺母之间通过螺纹相啮合. 压电元件粘贴到金属螺母外侧的平面上, 通过激励压电片使定子中产生沿圆周方向的面内弯曲行波. 该面内弯曲行波通过螺纹直接驱动转子旋转并转换成转子的轴向直线运动. 转子和定子内均可安装透镜片, 以进行调焦或变焦, 实现透镜模组一体化的设计. 这种结构可以省去减速机构, 直接低速驱动, 提高定位精度, 抗冲击. 对于M12电机, 当外加峰峰值电压V_p-p = 20~40 V, 工作频率19 kHz时, 激励三阶共振模态, 实验测得消耗功率0.2 W, 轴向运动速度0.5~1 mm/s, 驱动力20 g, 响应时间<1 ms. 基于该电机, 现已研制成目前最小的手机AF模组.     

双振子型直线超声电机

为提供驱动精密直线进给系统所需要的低速大力矩超声电机,提出了一种双振子型直线超声电机,该电机由2个对称的利用弯曲模态作为工作模态的摇头型振子组成,每个振子包含一个压电堆--它由4片夹心PZT-4压电陶瓷片组成.研究确定了柔性支架安装位置.然后,通过仿真计算选取该电机工作模态为三阶弯曲振动B3模态.经过模拟电机工作环境并对电机进行工作测试,可得出该电机在小预压力情况下,电压峰峰值Up-p为311 V时测得最大空载速度v0为704 mm/s;预压力F0为12.69 N、 Up-p为226 V时,堵转力F为2.1 N.测试结果表明该电机基本满足驱动精密直线进给系统的要求.     

多飞行模式垂直起降无人机过渡飞行控制策略

垂直起降无人机飞行模式转换时的飞行控制策略对于保证无人机安全可靠地飞行至关重要.对尾座式垂直起降无人机过渡模式的飞行控制策略进行了深入研究,提出了最快模式转换定高控制策略,并利用模拟分析和实验的手段对比了该策略、经典比例-积分-微分(PID)控制策略和最快模式转换控制策略的飞行效果.最快模式转换定高策略优化了转换速度和高度变化两个飞行参数,同步了俯仰角达到巡航攻角的时间和飞行速度达到巡航速度的时间,保持了无人机在模式转换过程中竖直方向的受力平衡.模拟结果表明:最快模式转换定高控制策略比经典PID控制策略和最快模式转换控制策略的时间分别缩短了0.98和0.48 s,高度变化量分别减小了2.27和0.91 m;最快模式转换定高控制策略的飞行控制效果明显优于经典PID控制策略和最快模式转换控制策略.所提出的控制策略解决了尾座式垂直起降无人机飞行模式转换时的掉高问题,能够保证无人机在过渡模式下快速平稳地实现飞行模式转换.     

用共振法测量薄板材料的弹性模量和Poisson比

针对薄板状材料,提出了一种利用复合板共振频率测量未知材料的弹性模量和Poisson比的新方法。首先推导出复合薄板的弯曲共振频率理论公式和径向共振频率理论公式。然后对弹性模量和Poisson比已知的黄铜片进行实验,测量铜片与压电陶瓷构成的复合薄板的共振频率。利用径向共振频率公式计算得到,黄铜的弹性模量为105.6GPa,偏离已知弹性模量1.5%,从而验证了该理论公式的可靠性。     

螺母型超声电机驱动的集成透镜调焦系统

介绍一款螺母型超声电机驱动的集成光学调焦模组系统. 该系统用光学镜头(M6或M7)作为转子, 粘有压电元件的多面体铜管作为定子, 成像传感器安放在定子轴的底部. 驱动芯片(IC)控制电机运行. AF模组尺寸是8.5 mm×8.5 mm×5.9 mm. 转子的外螺纹与定子的内螺纹相互啮合. 当驱动IC激励定子上的压电片时, 在定子中激励出沿圆周传播的面内弯曲行波. 图像质量由多次成像的清晰度反馈到驱动IC, 再由驱动IC对镜头位置进行控制, 从而实现AF功能. 工作时功耗小于0.25 W, 静止时功耗为0. 调焦精度<10 mm, 运动速度>3 r/s, 响应时间<10 ms. 该系统模组还具有耐冲击和抗跌落, 机构简单没有附加传动机构等特点. 在试验样机中已经获得3~5 MP的图像分辨率.