与传统的电磁电机不同，超声电机是基于摩擦驱动原理的一类新型电机。超声电机利用弹性压电振子的共振，通过摩擦耦合驱动与其接触的动子运动。该类电机具有低速大转矩、功率体积比高、结构紧凑、定位精度高、不受电磁干扰、断电自锁等优点，可以满足直接驱动领域、精密驱动领域和无磁驱动领域对驱动器的微型化、精密化和智能化的要求。为了成功地设计出超声电机，并使超声电机输出较好的工作性能，必须研究超声电机的振子振型激励技术。在预压力和负载一定的情况下，振子对动子做功大小，取决于振子表面接触点的运动轨迹。而振子表面接触点的运动轨迹，是振子在所有工作模态下振动的综合作用。因此如何有效地激励出振子的工作模态，并使各个工作模态成功耦合是超声电机设计的核心工作，也是提升超声电机输出性能的关键。对于特定尺寸的压电振子来说，振子表面质点的运动轨迹主要受振子工作模态的类型、工作模态的耦合方式、激励信号的电压、频率及其施加位置等因素的影响。本文主要围绕着如何有效地激励出超声电机的工作模态、并使各模态之间成功耦合，从三个方面研究矩形板超声电机的振子振型激励技术，这三个方面为：（a）振子的工作模态耦合方式（b）振子各工作模态的频率一致性调节方法（c）激励信号的施加位置确定方法。本文的主要工作如下：1.提出并实现了一种矩形板超声电机的双频模态叠加激励方法，得出了两个不同频率的模态可以叠加在一起的条件。采用这种激励方式时，在振子上同时激励出两个不同频率的弯曲振动模态。振子表面接触点在振子和动子接触面的切向和法向的振动分别是由两个振动模态的分量叠加而成，因此可以获得较大的振动强度，振子可以对动子做更多的功。通过对压电振子表面的银电极进行分区，选择不同的分区来分别激励各个模态，可以使每个模态都能同时获得较大的振动幅值。根据理论分析，成功地制作了采用双频模态叠加激励的矩形板超声电机，并测量了该电机的输出特性，证明了该激励方法的有效性。2.提出了一种基于遗传算法、神经网络和有限元算法的超声电机工作模态频率一致性的自动调节方法。该调节方法将压电陶瓷和金属基体组成的复合压电振子作为研究对象，用有限元方法建立了复合压电振子的机电耦合动力学模型，更准确地描述了压电振子的机电耦合现象。采用BP神经网络对ANSYS输出结果中的目标模态进行识别，减少了人工干预，可以实现矩形板超声电机纵、弯模态频率一致性的自动调节，能大大加快求解过程，提高求解精度。计算结果显示，采用该调节方法，可以使矩形板超声电机的纵、弯模态的频率差计算值减小至1.146Hz。3.提出了一种将人工免疫算法和有限元算法相结合的确定矩形板超声电机振子的最佳激励区域的方法。该方法将快速、高效的人工免疫算法应用到超声电机的设计中，可大幅节约计算时间。该方法将振子对动子做的功作为解的评价标准，而不是只考虑振子在某个方向的位移作为目标函数，使计算结果更能接近超声电机的实际工作情况。计算结果表明，使用该方法确定超声电机的最佳激励位置及最佳激励电极面积，算法可以快速地收敛到全局最优解。对两个振子，包括五种激励情况下的无负载转速进行实验对比。实验结果显示，使用计算的最佳激励区域，超声电机具有最大的输出转速，与计算的结果相一致，证明了目标函数的有效性。表明采用人工免疫算法和有限元算法相结合，可快速、有效的用于同时寻找超声电机的最佳激励位置及激励电极面积。