吳九新

摘 要：近年來，隨著我國科學技術水平的提高，超聲電動機控制技術也得到了空前的發(fā)展，超聲電動機控制技術已經(jīng)廣泛應用于航空航天、精密儀器等高精尖行業(yè)。該文對超聲電動機控制技術原理進行了闡釋，針對現(xiàn)階段我國超聲電動機控制技術的現(xiàn)狀以及存在的問題，提出了幾點有效的措施，并對超聲電動機控制技術未來發(fā)展的方向進行了分析。

關鍵詞：超聲電動機 控制技術 應用領域 發(fā)展前景 有效策略

中圖分類號：TM359.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0030-02

在科學技術全球化趨勢的影響下，我國超聲電動機控制技術也逐漸受到社會各界的廣泛關注，對于超聲電動機控制技術的研究主要為材料特點、控制技術機理和超聲電動機控制結(jié)構、以及超聲電動機制作材料的電工工藝等方面。只有提高超聲電動機控制技術水平，將其應用于多種領域，才能提高我國科學技術水平。

1 超聲電動機的具體內(nèi)涵

1.1 超聲電動機界定

超聲電動機英文名為USM，它屬于一種新型的微型電機，它的發(fā)電原理主要是使用壓電陶瓷進行電效應，然后通過把電能轉(zhuǎn)化為機械能的方法，根據(jù)摩擦力進行驅(qū)動和控制。與傳統(tǒng)的電磁電機相比，其具有很多優(yōu)勢，例如：超聲電動機體積小、響應速度較快、設計自由化程度高、不會受到電磁場的干擾、輕功率密度較大、掉電的自由程度保持。

1.2 超聲電動機的原理

超聲電動機的工作原理就是利用逆壓效應，使用高壓材料，將高頻的電能源轉(zhuǎn)化成為高頻的機械動能源，然后使定子達到共振的情況，將定子和轉(zhuǎn)子二者之間進行轉(zhuǎn)換，利用摩擦力驅(qū)動轉(zhuǎn)子進行旋轉(zhuǎn)運動。超聲電動機控制技術包括多個方面，每個控制技術只是其應用的一個領域，超聲電動機內(nèi)部結(jié)構十分復雜，科研人員可以利用這一特點，詳細、全面、充分的了解超聲電動機的工作原理，從而提高超聲電動機控制技術水平。

1.3 超聲電動機的結(jié)構

超聲電動機都是由殼體、轉(zhuǎn)子、定子、軸承、以及壓電陶瓷等部分構成的，與傳統(tǒng)的電動機相比，其最大的不同就是因為超聲電動機內(nèi)沒有永磁體與線圈，因此不受電磁的影響，而且定子和轉(zhuǎn)子之間還有一層摩擦材料，這樣能夠減少定子與轉(zhuǎn)子在壓力下因為接觸出現(xiàn)的磨損。

2 超聲電動機控制技術的現(xiàn)狀

2.1 超聲電動機控制技術原理

超聲電動機控制速度受到超聲波振動的角頻率、兩路輸入信號的震動幅度、兩路輸入的信號方位差、行波的波動數(shù)等影響。通過改變刺激的超聲電動機的定子兩邊的電壓值，就可以互相調(diào)節(jié)兩端的位差以及波動頻率，從而達到控制速度的目的。這種改變通電時間的方法更具有可控性。

2.2 超聲電動機控制技術類型

2.2.1超聲電動機頻率跟蹤控制技術

超聲電動機本質(zhì)上是利用摩擦進行驅(qū)動，但是定子之間的摩擦情況以及滑動率是不能確定的，而且定子頻率會隨著溫度的升高而升高、溫度的降低而降低。超聲電動機頻率跟蹤控制技術不僅能夠穩(wěn)定超聲電動機的工作頻率，同時還能提高超聲電動機的整體性能，具有較好的抗干擾性能，而且還能連續(xù)持續(xù)的工作，最主要的缺陷就是需要額外的傳感系統(tǒng)。

2.2.2不采用模型跟蹤控制技術

超聲電動機自身的內(nèi)部結(jié)構復雜繁瑣，尤其是其驅(qū)動結(jié)構中的非線性因素眾多，因此并沒有建立一個統(tǒng)一的明確的動態(tài)數(shù)學控制模型，僅僅依靠一種控制技術是不夠?qū)崿F(xiàn)合理、科學的控制，因此只有采用多種變量相結(jié)合的方法，才能達到控制的目的。超聲電動機并沒有采用任何跟蹤控制模型，也沒用建立數(shù)學模型就能夠控制9。隨著科學技術的不斷發(fā)展，日本科學研究出采用PI控制技術就能夠有效解決抖動速度的方法，但其缺點就是動態(tài)性能不合理。經(jīng)過多年的發(fā)展，終于研究出新型的控制方法，這些技術能夠適用于沒有明確數(shù)學模型的超聲電動機，或者是非線性速度的超聲電動機。

2.2.3采用PI、模糊控制

采用數(shù)學模型控制的超聲電動機普遍存在一個問題，就是動態(tài)性較低，超調(diào)量很大，調(diào)整耗費時間，因此經(jīng)過多年的研究，研究人員在采用數(shù)學模型控制的基礎上增加了PI和模糊控制技術，設計出了能夠進行混合控制的遙控技術。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)超聲電動機精準定位的目標，同時還能確保超聲電動機系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，提高超聲電動機控制技術水平不僅能夠提高超聲電動機自身的性能，同時還能使超聲電動機的設計更加趨于便捷化和人性化，值得廣泛應用。

3 超聲電動機控制技術的未來發(fā)展方向

現(xiàn)階段，超聲電動機控制技術在我國社會中占有十分重要的地位，控制技術作為超聲電動機中最重要的組成環(huán)節(jié)，在超聲電動機使用過程中發(fā)揮了不可替代的作用。隨著我國科學技術水平的不斷發(fā)展，超聲電動機控制技術程度也逐漸提高，在這種背景下，對控制技術的要求也越來越高，因此提高超聲電動機控制技術水平成為許多知名專家學者重點研究的項目。控制技術的好壞直接影響了超聲電動機的優(yōu)劣，同時也能夠反映出科技水平的高低，由此可見，控制技術對于超聲電動機的重要性。目前經(jīng)過多年的法發(fā)展，雖然我國超聲電動機控制技術已經(jīng)取得了一定的成效，但仍然存在諸多問題，與國外先進的超聲電動機控制技術相比，依然很大，因此在未來我國的超聲電動機控制技術應該朝著以下幾個方向發(fā)展：

（1）從控制技術本身出發(fā)，根據(jù)超聲電動機的自身特點，速度特性，構建合理、科學的數(shù)學模型，建立健全系統(tǒng)識別體系，根據(jù)以上條件開發(fā)和研究超聲電動機整體控制系統(tǒng)。

（2）從現(xiàn)代理論的基礎上創(chuàng)新，與時俱進、開拓創(chuàng)新，在實踐的基礎上創(chuàng)新，在創(chuàng)新的基礎上實踐，從而尋找和建立一種更為安全、便捷的超聲電動機控制手段，例如選擇參數(shù)模型、模糊模型、遺傳算法、網(wǎng)絡控制、混合控制等方法進行合成和控制，從而提高超聲電動機控制的技術水平。

（3）從檢測技術入手，對超聲電動機進行更好的控制，建立超聲電動機動態(tài)模型，進行輸出檢測，這不僅能夠提高超聲電動機的安全性，同時還是實現(xiàn)各種控制的首要條件。

（4）從超聲電動機工作特殊的原理出發(fā)，結(jié)合多種控制方法，由于其自身的獨特性，采用一種控制方法往往不能收到良好的成效，因此應該在構建數(shù)學模型的基礎上結(jié)合PI控制技術以及模糊技術等，充分發(fā)揮超聲電動機控制技術的優(yōu)勢。

（5）推動超聲電動機的商業(yè)化，現(xiàn)階段我國很多超聲電動機控制技術不完善，因此并沒有形成統(tǒng)一的控制電路，而且管理不規(guī)范，這些都不利于推動超聲電動機的商業(yè)化，因此要盡量使用集成的電路芯片，簡化超聲電動機的驅(qū)動控制原理和電路，從而開發(fā)以單機為核心的超聲電動機控制電路。

4 結(jié)語

綜上所述，超聲電動機的應用十分廣泛，隨著我國科學技術水平的不斷向前發(fā)展，超聲電動機的應用范圍還在逐漸擴大，控制技術作為超聲電動機的關鍵環(huán)節(jié)，在超聲電動機應用的過程中發(fā)揮了重要的作用。隨著新型控制技術的出現(xiàn)和發(fā)展，傳統(tǒng)的控制技術已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代超聲電動機自身的需要，因此越來越多的控制技術被開發(fā)出來，每種控制技術各具特色。提高超聲電動機控制技術水平，不僅能夠提高超聲電動機的工作效率和水平，十分便捷、高效，與此同時它還影響了其他領域?？傊?，提高超聲電動機控制技術工作任重而道遠，需要黨和國家、科研研究人員等共同努力！

參考文獻

[1] 劉博，史敬灼.超聲波電機頻率一轉(zhuǎn)速控制的動態(tài)辨識建模[J].微特電機，2010，38（7）：65-68.

[2] 鄭偉，趙淳生.超聲電機啟動穩(wěn)定性研究[J].中國電機工程學報，20ll，3l（S1）：282-287.

[3] 董迎暉，趙韓，黃康，等.超聲波電動機效率問題的研究現(xiàn)狀與進展[J].微特電機，2009，37（10）：63-65.

[4] 王光慶，郭吉豐.行波型超聲波電機的溫度特性[J].中國電機工程學報，2008，28（9）：98-104.

[5] 雷伏容，程昱，鐘宜生，等.超聲馬達數(shù)學建模研究現(xiàn)狀與展望[J].壓電與聲光，2003，25（1）：64-67.

[6] 張新良，譚永紅.行波型超聲電機基于神經(jīng)網(wǎng)絡的逆模型辨識[J].控制與決策，2009，24（2）：269-273.