在探月工程、北斗导航系统、火星探测等项目中,超声电机可用于精确控制机构的运动精度,其具有定位精度高、响应快速、断电可自锁,温度适用范围广等优点,已成为高精度驱动部件的重要选择之一。本课题来源于国家重点基础研究发展计划(973计划)—“压电精密驱动功能部件的基础研究”子课题“超声电机系统的服役特性与高精度控制”,针对该课题的研究目标,本文开展了超声电机驱动机理分析、温度场仿真、综合测试系统总体方案设计、测试系统软硬件详细设计和电机特性测试等研究。论文的主要内容如下:1.以课题来源为背景,通过对超声电机的国内外应用现状进行的调研,以及对国内外学者在超声电机的测试系统和温度特性的研究现状进行分析,对超声电机有了更全面的了解。2.针对TRUM-60A型超声电机,深入地分析了其驱动机理以及速度特性的影响因素。通过有限元方法对自由定子的纵向位移与切向速度进行了谐响应分析,加深了对定子齿面质点椭圆运动规律的理解。3.围绕TRUM-60A型超声电机发热严重的问题,对其发热机理进行了较深入地研究,并分析了温度对于电机内部关键器件材料特性的影响。在此基础上根据传热学相关理论建立了超声电机的发热理论模型与有限元模型,对比两个模型的仿真结果,验证了理论模型与有限元模型的一致性,并对理论模型进行一定的优化,优化后温度仿真结果显著下降,更接近电机实际温度变化情况。4.为了快速全面地测试电机的综合性能,对电机的测试需求进行了分析并提出相应的测试系统详细技术指标,提出了测试系统的总体方案,对方案中的关键器件进行了选型并通过系数标定提高了测试精度。该方案能实现驱动信号幅值、频率和相位差的实时控制,可灵活改变预压力和负载并能直接或间接地检测电机电压、电流、温度等多达8种参数。5.为实现超声电机的高精度控制与多参量检测,对测试系统的软硬件进行了详细设计,其中硬件部分主要包括三参数驱动电路、电压电流采集电路以及温度采集电路,软件部分包括ControlDesk测控软件、Labview测控软件以及GUI性能测试软件,形成了较完整的综合测试系统,极大地提高了电机的测试效率。6.通过对TRUM-60A型超声电机的幅值速度特性等7种机械特性的详细测试,验证了测试系统的全面性与准确性。测试了电机在不同参数条件下的温升特性,并通过测试与仿真对比,验证了第三章建立的优化后的理论模型的有效性。