超声电机速度的模糊跟踪控制

2012年04月13日17:15:03 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

白　锐，佟绍成，王　峰
辽宁工业大学电气工程学院，辽宁锦州

辽宁工业大学数理科学系，辽宁锦州

北京邮电大学自动化学院，北京

摘　　　要：与传统的电磁感应电机不同，超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，然后通过定子和转子之间的摩擦作用把电能转化为机械能的一种新型电机。针对超声电机的非线性、难以建立精确数学模型等特性，以目前得到广泛应用的一类超声电机为研究对象，利用模糊ＴＳ模型建立了超声电机的模型，基于此模型，结合模糊状态反馈控制和Ｈ∞控制，提出了超声电机速度的模糊跟踪控制算法，并采用线性矩阵不等式方法，给出了模糊跟踪控制器设计的优化算法，所提出的控制方法不仅使得闭环系统稳定，并且可取得Ｈ∞ 跟踪性能。较后通过仿真验证了所提出的控制方法具有良好的控制效果。提出的模糊跟踪控制器为超声电机的实际应用提供了重要的参考价值。

关　键　词：超声电机；模糊ＴＳ模型；模糊状态反馈控制；Ｈ∞控制

１　引　言
超声电机的工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生微观的机械振动，并通过定子和转子之间的摩擦作用，将定子的微观振动转换成转子的宏观运动。目前，超声电机已在宇航、机器人、汽车、微型机械等领域取得广泛的应用［１］。由于超声电机的压电特性和定转子之间的摩擦特性，因此超声电机具有非线性和难以建立精确数学模型等特性。目前，已有很多学者对超声电机的控制问题展开研究，主要采用的方法包括Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ控制和神经网络控制［２５］，但上述工作所研究的超声电机多为实验室样机，通用性不强，且控制器形式复杂，不利于实际应用。某公司的商用超声电机是目前应用较为广泛的超声电机，本文以该类电机为被控对象，研究其速度跟踪控制。首先利用模糊ＴＳ模型建立了超声电机模型，然后以此模型作为控制器设计模型，以闭环系统稳定并取得Ｈ∞ 跟踪性能为控制目标，设计了模糊状态反馈控制器，并采用线性矩阵不等式得出控制器参数，理论分析及仿真结果表明，所提出的控制方法具有良好的控制效果。由于本文以一类得到广泛应用的商用型超声电机为被控对象，并且所提出的控制器不仅形式简单、易于实现，同时具有良好的控制性能，因此本文工作对于超声电机的实际应用具有重要的参考价值。

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