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超声电机定子振动分析的模态选择
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TM35[电气工程—电机] TB559[理学—物理;理学—声学;一般工业技术]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学精密驱动研究所,江苏南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.50735002;No.10604032)
中文摘要:

结构的主动控制通常是通过对结构的少数几个主要模态的控制来实现的。常用的假设模态法可以建立系统的低阶近似运动方程,但很难找到适用于整个系统的假设模态;有限元法的求解精度较高,但得到的动力学方程数目较大,影响系统后续计算分析的效率。本文在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,引入模态选择方法,对结构模态截断,仅保留特定的模态来实现模型降阶。以旋转型行波超声电机定子为例,用APDL实现了从有限元分析结果中自动识别工作模态,提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数,仿真计算了定子的机械和电学响应。激光多普勒测振试验得到的定子工作模态频率与假设模态法计算值的相对误差为9.1%,与有限元法计算值的相对误差为0.3%;动力响应的试验值与模态选择法计算值的相对误差为3%。实验结果表明,本文采取的模态参数提取方法是有效的,相比假设模态法能更精确地反映实际自由定子的运动状况。

英文摘要:

The active controls of structures are always realized by controlling a few major modes. The assumed modal method can be used to establish a low-order motion equation to reduce modes, but it is difficult to find a suitable assumed mode for the entire system. Moreover,although the solution precision of the finite element method is higher, the greater number of freedom degrees can affect the subsequent computation efficiency. Based on the finite element analysis on the vibration mode of the stator in an ultrasonic motor, this paper presents a modal truncation method to reduce the dimension of the finite element model and to reserve the special modes. By taking a stator in the travelling rotory ultrasonic motor TRUM as an example,the ANSYS Parametric Design Language(APDL) is used to recognize the working mode automatically, to extract the electrical parameters of equivalent circuit model and to calculate the mechanical and electrical responses simulatively. The dynamic properties of the structure are simulated and tested with a laser Doppler vibrometer. Comparing with experiment results of the working mode frequency, the relative error is 9.1% to the assumed modal method, and 0.3% to the finite element method. For the stable response, the relative error between the observation and the calculation of the modal truncation method is 3% It is shown that the acquisition method of modal parameters is effective and the modal parameters reflect the actual motion state of the free stator more precisely than that of the assumed modal method.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699