● 摘要
超声波马达利用两路正弦电压激发出的驻波生成行波来驱动转子旋转。该研究的主要目的是对其建模并实现超声波马达的扭矩控制。首先本文分析超声马达的基本原理，并利用拉格朗日方程建立了超声波马达的动力学模型。在引入理想转子后，可以对接触点进行宏观分析，从而简化了对接触点受力条件的计算，并可进一步和真实转子建立联系以计算扭矩输出。在之后的建模中，本文引入了虚变量表示和旋转坐标系，以对控制量进行解耦。在第二部分，根据上述模型的需要，设计了稳态实验和动态实验对参数进行辨识。在第三部分，提出了三个闭环控制，分别是内环频率自适应控制，振幅高度控制和扭矩控制，该方法可以解决共振频率漂移导致的非线性，并最终实现对扭矩的控制。