一種簡單實(shí)用的超聲電機(jī)頻率跟蹤控制技術(shù)陳志華，趙淳生（南京航空航天大學(xué)超聲電機(jī)研究中心，南京210016）升會(huì)使諧振特性發(fā)生變化為了保持電機(jī)性能的穩(wěn)定，激勵(lì)頻率必須跟蹤諧振特性的變化該文首先從定子的導(dǎo)納曲線漂移的角度來描述電機(jī)諧振狀態(tài)的變化，然后通過檢測(cè)某相電壓與電流的相位差來實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤控制，最后用其中，rm為動(dòng)態(tài)電阻，代表機(jī)械阻尼；lm為動(dòng)態(tài)電感，與機(jī)械質(zhì)量成正比；cm為動(dòng)態(tài)電容，與定子的剛度成反比rmmlm和cm構(gòu)成了動(dòng)態(tài)支路。cd為夾持電容由等效電路圖可知，y（k）=u）是定子的導(dǎo)納。如果在定子的兩端施加頻率為k的正弦激勵(lì)電壓u，就可測(cè)得其電流/，從而得到導(dǎo)納曲線。通過對(duì)諧振點(diǎn)附近的導(dǎo)納曲線分析，可計(jì)算出等效電路中的各個(gè)參數(shù)在這里，引用中的一個(gè)直徑為30mm的行波型超聲電機(jī)定子的一組參數(shù)為：rm定子的等效電路圖在機(jī)械諧振點(diǎn)的附近，我們可以畫出導(dǎo)納的幅頻和相頻曲線，如中的實(shí)線所示。該幅頻和相頻曲線反映了電機(jī)定子的諧振特丨性假設(shè)中的其他參數(shù)不變，僅由某種原因（例如溫升，使定子剛度降低，從而使動(dòng)態(tài)電容變大）使動(dòng)態(tài)電容變成=（1+1.003）cm，這時(shí)的幅頻和相頻曲線如中的虛線所示可見，雖然動(dòng)態(tài)電容增加很小，曲線的形狀基本上沒有什么變化，但曲線在頻率軸上進(jìn)行了平移盡管平移量僅幾百赫茲，如果激勵(lì)頻率不變，在定子中所能激發(fā)出來的行波的幅值將有很大的變化通常，我們總是把激勵(lì)頻率選擇在機(jī)械諧振峰右側(cè)的某一頻率上，如中的/1因此，當(dāng)曲線向左移時(shí)，激發(fā)出的振動(dòng)幅值下降，從而電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降這與?？梢?，電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯變慢。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電機(jī)發(fā)熱，溫度升高。待電機(jī)冷卻至室溫后，也從35912hz的激勵(lì)頻率開始，進(jìn)行跟蹤控制，記錄下電機(jī)轉(zhuǎn)速和激勵(lì)頻率隨時(shí)間的變化過程，如中帶號(hào)的線。可見，電機(jī)轉(zhuǎn)速保持了穩(wěn)定，這是由于激勵(lì)頻率（中帶+號(hào)的線）變小的緣故。說明以上方案確實(shí)實(shí)現(xiàn)了超聲電機(jī)諧振狀態(tài)的頻率跟蹤控制。

5結(jié)束語以上理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，通過檢測(cè)定子導(dǎo)納的相頻曲線變化，來實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)定子諧振狀態(tài)的頻率跟蹤控制是可行的；其檢測(cè)信號(hào)直接取自驅(qū)動(dòng)器輸出的相線上，省去了其他的傳感器；只要用少量的元件就能實(shí)現(xiàn)這種控制方法。雖然實(shí)驗(yàn)所用的是行波型超聲電機(jī)，該頻率跟蹤控制技術(shù)對(duì)其他型式的超聲電機(jī)也同樣適甩